ReserveBatt

Systemdienstleistungen für den sicheren Betrieb des Energieversorgungssystems – Momentanreserve mit Hochleistungsbatterien

Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.06.2017 bis 31.05.2020
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 2.659.187,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: keine Angabe

 

Teilprojekt 1

Gesamtsystemanalyse

Förderkennzeichen: 03ET6123A

Energie-Forschungszentrum Niedersachsen
38640 Goslar
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Teilprojekt 2

Frühzeitige Gefährdungserkennung durch optische Zustandsüberwachung von Batteriezellen und Entwicklung eines magnetooptischen Stromsensors

Förderkennzeichen: 03ET6123B

Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, Faseroptische Sensorsysteme
38640 Goslar
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Teilprojekt 3

Intelligentes Leistungsmodul

Förderkennzeichen: 03ET6123C

Infineon Technologies AG
85579 Neubiberg
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Teilprojekt 4

Entwicklung und Verifikation eines Sicherheitskonzepts für Hochleistungsbatterien

Förderkennzeichen: 03ET6123D

Stöbich technology GmbH
38644 Goslar
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Teilprojekt 5

Steuerelektronik, Software-Plattform und Gesamtintegration

Förderkennzeichen: 03ET6123F

LTI ReEnergy GmbH
59423 Unna
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Teilprojekt 6

Batteriesystemtechnik

Förderkennzeichen: 03ET6123G

Akasol AG
64293 Darmstadt
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Fördergeber: BMWi, Referat IIC6

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
EA2392 Energiespeicher - Systemintegration

Förderprofil:
Technologie- und Innovationsförderung

Förderart:
PDIR

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Die Energiewende stellt die Versorgungssicherheit im Stromversorgungsnetz vor neue Herausforderungen und fordert innovative Lösungsansätze. Wie bei zunehmender Nutzung erneuerbarer Energien und der damit verbundenen Ablösung konventioneller Großkraftwerke die Netzstabilität erhalten werden kann, wird in dem Projekt „ReserveBatt - Momentanreserve mit Hochleistungsbatterien“ untersucht. In dem am 01. Juni 2017 gestarteten Forschungsvorhaben gehen die Goslarer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen (EFZN), der TU Clausthal und des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts HHI der Frage nach, wie durch den Einsatz leistungsstarker und intelligenter Batteriesysteme zu jedem Zeitpunkt ein Gleichgewicht zwischen fluktuierender Energieerzeugung und -verbrauch gewährleistet werden kann. Unterstützt werden sie durch Industriepartner, die den Forschern für eine anwendungsnahe Umsetzung des Hochleistungsbatteriesystems bestehend aus Batterie und Leistungselektronikkomponenten zur Netzintegration zur Seite stehen.

„Um bei zunehmender fluktuierender Einspeisung die Sicherheit der Energieversorgung zu garantieren, brauchen wir in Zukunft Hochleistungsbatteriesysteme zur Frequenzstabilisierung“, sagt Projektleiter Prof. Hans-Peter Beck. Der Vorstandsvorsitzende des EFZN und Direktor des Instituts für Elektrische Energietechnik und Energiesysteme (IEE) an der TU Clausthal hebt hervor: „Ein wichtiges Instrument dazu ist die sogenannte Momentanreserve, die aktuell hauptsächlich durch die rotierenden Massen in den konventionellen Kraftwerken zur Verfügung steht.“ „Da die Bereitstellung der Momentanreserve durch diese Kraftwerke zukünftig nicht garantiert werden kann, sind Alternativen wie leistungsstarke Batteriespeicher vorzusehen“, ergänzt der Projektkoordinator Dr. Ralf Benger. Der Energieinhalt der Batterie zum Erbringen der Momentanreserve kann im Vergleich zur Leistung recht klein sein, d. h. schon mit einer relativ kleinen Batterie lässt sich, eine hohe Leistungsfähigkeit vorausgesetzt, die Schwungmasse des Kraftwerksgenerators nachbilden.

Im Rahmen des Projektes wird eine speziell für Hochleistungsanwendungen geeignete Batterie über gesteuerte Leistungselektronikkomponenten mit dem Energieversorgungsnetz verbunden. Die Steuerung und Regelung dieser Leistungselektronikkomponenten erfolgt nach dem von den Clausthaler Forscherinnen und Forschern entwickelten und weltweit patentierten Prinzip der Virtuellen Synchronmaschine (VISMA). Das System aus Batterie und Leistungselektronikkomponenten kann so gesteuert werden, dass es sich verhält wie ein Generator in einem Großkraftwerk und die gleichen stabilisierenden Eigenschaften ausweist.


Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Um die Anforderungen an das Batteriesystem aus Netzsicht zu formulieren und die stabilisierende Wirkung zu bewerten, partizipieren mit der Harz Energie Netz GmbH und der Tennet TSO GmbH zwei Netzbetreiber am Projekt.

Das Hochleistungsbatteriespeichersystem für das Vorhaben wird von der Akasol GmbH aufgebaut. Das Fraunhofer HHI wird dabei zusammen mit der Stöbich technology GmbH die nötige Sensorik und bei der Sicherheitstechnik zusammen mit dem EFZN die Hochleistungsanwendung der Batterie weiterentwickeln. Die entsprechende Forschungslinie für das Energiewandlungssystem und seine Komponenten decken die Infineon Technologies AG und die LTI ReEnergy GmbH ab. Infineon wird in einem intelligenten Leistungsmodul die wesentlichen Komponenten der Leistungselektronik kombinieren und als universelle Basiskomponente bereitstellten. LTI ReEnergy erforscht eine flexible Steuerung des Leistungselektronikmoduls und die Schnittstellen zur Batterie und setzt das Konzept in einen prototypischen Gesamtaufbau um, der im Batterietestzentrum installiert wird. Die Felderprobung wird zusammen mit der Harz Energie in Goslar durchgeführt. Insgesamt beläuft sich der Industriebeitrag auf rund 1,9 Millionen Euro.

Das EFZN ist verantwortlich für das VISMA-Regelsystem, Betrachtungen der Lebensdauer der Batterie unter den Betriebsbedingungen der Momentanreserveerbringung sowie für die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems. Mit dem vom EFZN und dem Fraunhofer HHI betriebenen Batterietestzentrum steht den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Goslar die nötige Forschungsinfrastruktur zur Verfügung.

Gemeinsam mit der Harz Energie soll nach der erfolgreichen Funktionsprüfung die netzstabilisierende Wirkung des Batteriespeichers im öffentlichen Verteilnetz erprobt werden. Die Übertragbarkeit auf andere Spannungsebenen und Anwendungsfelder bleibt der Zukunft vorbehalten.

Quelle: http://est.tu-clausthal.de/presse/nachrichtendetails/tt_news/691/?cHash=1306b5ede6a17b57a8729e26403576ee (jüngster Zugriff 09.08.2018)


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, Industrie


Schlagworte der Teilprojekte des Verbundprojekts

Teilprojekt 1

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Hochleistungssystem

Forschungsgegenstand

Anwendung

Batteriepack/Batterie

Batteriepack/Batterie Leistungselektronik

Forschungsbereiche

Anwendung Installation und Erprobung Lebensdauerbetrachtungen

Anwendung Installation und Erprobung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Sicherheit Batterie Sicherheitstechnik

Anwendungsfelder

stationär Großspeicher zur Bereitstellung von Momentanreserve

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Universität

Teilprojekt 2

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Hochleistungssystem

Forschungsgegenstand

Batteriepack/Batterie BMS mit Einzelzellsensoren

Zelle Sensorik Messung von Temperatur

Zelle Sensorik Messung von Ausdehnung

Zelle Sensorik Messung von elektrischem Strom

Zelle Sensorik Typ optisch Faser-Bragg-Gitter-Sensor

Forschungsbereiche

Sicherheit Batterie Sicherheitstechnik

Sicherheit Zelle Sensorik

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Bauteil- und Komponentenentwicklung

Anwendungsfelder

stationär Großspeicher zur Bereitstellung von Momentanreserve

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung außeruniversitäre Einrichtung

Teilprojekt 3

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Hochleistungssystem

Forschungsgegenstand

Batteriepack/Batterie Leistungselektronik intelligentes Leistungsmodul

Forschungsbereiche

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Demonstrator

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Bauteil- und Komponentenentwicklung

Anwendungsfelder

stationär Großspeicher zur Bereitstellung von Momentanreserve

Förderempfänger

Industrie Elektrotechnik

Teilprojekt 4

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Hochleistungssystem

Forschungsgegenstand

Batteriepack/Batterie

Forschungsbereiche

Sicherheit Batterie Sicherheitskonzept

Anwendungsfelder

stationär Großspeicher zur Bereitstellung von Momentanreserve

Förderempfänger

Industrie

Teilprojekt 5

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Hochleistungssystem

Forschungsgegenstand

Batteriepack/Batterie

Batteriepack/Batterie Wechselrichter

Batteriepack/Batterie Leistungselektronik

Batteriepack/Batterie Steuerelektronik

Forschungsbereiche

Anwendung Installation und Erprobung

Anwendung Installation und Erprobung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Demonstrator Batterie/Batteriepack

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Bauteil- und Komponentenentwicklung

Analytik und Charakterisierung Material-, Bauteil und Systemcharakterisierung

Analytik und Charakterisierung Anforderungsprofil bzw. -ableitung

Anwendungsfelder

stationär Großspeicher zur Bereitstellung von Momentanreserve

Förderempfänger

Industrie Anlagen-, Maschinenbau und Automatisierung Automatisierung

Industrie erneuerbare Energien (außer Energieerzeuger) Photovoltaik

Industrie erneuerbare Energien (außer Energieerzeuger) Wechselrichter

Teilprojekt 6

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Hochleistungssystem

Forschungsgegenstand

Anwendung Rahmenbedingungen

Anwendung Dienstleistungen

Batteriepack/Batterie

Forschungsbereiche

Anwendung Entwicklung von Dienstleistungen und Geschäftsmodellen

Material-, Bauteil- und Systementwicklung Demonstrator Batterie/Batteriepack

Analytik und Charakterisierung Anforderungsprofil bzw. -ableitung

Analytik und Charakterisierung untersuchte Eigenschaft Alterung

Anwendungsfelder

stationär Großspeicher zur Bereitstellung von Momentanreserve

Förderempfänger

Industrie Batteriehersteller

Verbundprojektleiter

Herr Prof. Dr. Hans-Peter Beck
TU Clausthal
Energie-Forschungszentrum
Am Stollen 19A
38640 Goslar

Telefon: +49 5321 3816-8001
Fax: +49 5321 3816-8009
E-Mail: hans-peter.beck@tu-clausthal.de


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