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Spezialkabel für Batteriespeichersystem

Bild 1. Das modulare Batteriespeichersystem „Energy Neighbor“ von Varta Storage und der TU München

Bild 1. Das modulare Batteriespeichersystem „Energy Neighbor“ von Varta Storage und der TU München

Bild 2. Durch den modularen Aufbau des „Energy Neighbor“ kann die Kapazität des Systems leicht angepasst werden

Bild 2. Durch den modularen Aufbau des „Energy Neighbor“ kann die Kapazität des Systems leicht angepasst werden

Bild 3. Die einzelnen Batteriemodule sind mit Einzeladern von Lapp Kabel verbunden

Bild 3. Die einzelnen Batteriemodule sind mit Einzeladern von Lapp Kabel verbunden

Zukünftig wird immer mehr Strom aus regenerativen Energiequellen, wie Wind und Sonne, erzeugt. Deshalb sind Stromspeicher erforderlich, welche die überschüssige Energie puffern und bei Bedarf wieder abgeben. Varta und die TU München haben im Oktober 2015 im oberbayerischen Moosham ein Projekt mit einem Batteriespeicher mit einer Kapazität 200 kWh gestartet. Für den Schutz vor Kurzschlüssen sorgen Kabel aus dem Hause Lapp.

Die Technische Universität München betreibt im oberbayerischen Dorf Moosham den modularen Batteriespeicher „Energy Neighbor“ (Bild 1). Er ist mit Batterien von Varta Storage und mit Kabeln von Lapp bestückt. 13 Fachbereiche der TU sowie weitere Partner wie der regionale Stromnetzbetreiber Kraftwerke Haag wollen im Projekt „EEBatt“ einen Beitrag zur Energiewende Deutschlands leisten. Ziel ist es dabei, schwankende Sonnen- und Windenergie als ebenso verlässliche Energiequelle wie Kohle- und Atomenergie zu etablieren.
Der modulare Speicher befindet sich in einem begehbaren Container und enthält acht Schränke, die mit jeweils 13 Batteriemodulen bestückt sind. Die Module werden wie Schubladen in die Schränke geschoben und an der Rückseite automatisch über einen eigens entwickelten Stecker mit dem Schrank verbunden. Jeder Schrank speichert eine Energie von 25 kWh (Bild 2), in Moosham also insgesamt 200 kWh, bei einer maximalen Ausgangsleistung von 250 kW. „Auch Container mit einer Ausgangsleistung von 1 MW oder mehr sind vorstellbar“, sagt Simon ­Burow, Entwicklungsingenieur bei der Varta Storage GmbH. „In dem Forschungsprojekt wollen wir verschiedene ­Betriebsstrategien ausprobieren, etwa Ladestrategien oder das Zusammenspiel mit der Klimaanlage.“

Herausforderung für die Kabel
Die Module haben die Größe eines Umzugskartons und sind rundherum geschlossen, bis auf den Stecker an der Rückseite, der an das Gegenstück im Schrank andockt. Ansonsten sind alle Kabel in dem kompakten Modul in engen Biegeradien von den Zellen zu den Steckern verlegt. Durch die Kabel fließen hohe Ströme, entsprechend warm werden sie. Man habe sich deshalb auf der Gleichspannungsseite für Kabel von hoher Qualität entschieden und damit bewusst für Lapp, sagt S. Burow. „Entscheidend war die kompetente Beratung durch den Lapp-­Experten“, stellt er heraus.
Die Wahl fiel auf die Gummileitung H07RN-F, erweiterte Version, von Lapp. Das Unternehmen weist für das Kabel höchste Sicherheit auch bei engen Biegeradien und hohen Temperaturen aus, außerdem ist es halogenfrei und flammwidrig. Hohe Qualität ist wichtig, da eine Batteriezelle nicht ausgeschaltet werden kann. Sie liefert so lange Strom, bis sie leer ist. Kommt es direkt an den Zellen zu einem Kurzschluss, entsteht ein Lichtbogen, der umliegende Teile in Brand stecken und den kompletten Speicher zerstören könnte. Bis zur ersten Sicherung kommen deshalb ausschließlich Kabel von Lapp (Bild 3) zum Einsatz.

Viele neue Geschäftsmodelle
„Energy Neighbor“ könnte ein wichtiger Pfeiler für die Energiewende werden. Die Netzbetreiber profitieren, weil sie sich einen teuren Netzausbau sparen können. In Moosham sind viele Dächer mit Photovoltaikmodulen bestückt, die bei Sonnenschein eine große Menge Solarstrom ins Netz einspeisen. Das bringt die Leitungen und den Ortsnetztrafo an die Belastungsgrenze. Neue Leitungen und Trafos zu ins­tallieren, wäre teuer. In Moosham wird bei Sonnenschein ein möglichst großer Anteil des Solarstroms direkt vom Erzeuger verbraucht, ein Teil lädt die Batterie, damit auch nachts genug Energie zur Verfügung steht. Das kappt Erzeugungsspitzen und entlastet das Netz.
Profitieren können auch ­Industriebetriebe mit einem hohen kurzfristigen Energiebedarf, etwa wenn Maschinen anlaufen oder Flüssigkeiten elektrisch erhitzt werden. Für solche Lastspitzen müssen die Betriebe teuer bezahlen. Deshalb kann es sich für sie lohnen, Lastspitzen aus einem Batteriespeicher zu decken. Dieser wird dann gefüllt, wenn der Stromverbrauch gerade niedrig und der Strom günstig ist. Steigt der Verbrauch, liefern die Batterien kurzzeitig Energie zu. Das entlastet das Netz und der ­Betrieb kann beim Netzbetreiber einen günstigeren Tarif aushandeln.

Stabilisator für das Netz
Ein interessantes Geschäftsmodell für Betreiber von ­Batteriespeichern sind sogenannte Netzdienstleistungen. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien kommt es im Netz häufiger zu Instabilitäten durch Spannungs- oder Frequenzschwankungen sowie durch einen Überschuss an Blindleistung, die der Netzbetreiber ausgleichen muss. Batteriespeicher sind gut geeignet, um diesen Ausgleich auf Abruf und gegen Bezahlung zu sichern.
Für gutes Geld an der Strombörse gehandelt wird Regelleistung, der teuerste Strom im Netz. Er dient dazu, Angebot und Nachfrage im Netz zu jedem Augenblick in Balance zu halten. Weil Betreiber von Batteriespeichern unabhängig von Sonne und Wind Strom liefern können, könnten sie ihre Energie dann zur Verfügung stellen, wenn die Nachfrage und der Strompreis am höchsten sind und so Gewinne einstreichen.
Ideal sind Batteriespeicher für sogenannte Inselnetze. Auf einer Insel, die ihren Strom mit Photovoltaikmodulen erzeugt, bringt eine Batterie Flexibilität und Versorgungssicherheit. Solche „Inseln“ gibt es auch an Land: entlegene Bauernhöfe, Feriendörfer, aber auch Einrichtungen von Telekommunikationsnetzen wie Funkmasten.

Wie eine Diva
Die Lithium-Ionen-Batterien von Varta sind hochwertig, das zahlt sich bei den Ladezyklen aus: Tests haben gezeigt, dass die Batterien nach 15 000 Zyklen immer noch 70 % Restkapazität haben. Laptop-Akkus verlieren dagegen schon nach einigen hundert Ladezyklen merklich an Kapazität. Und bei Elektroautos sinkt die Restkapazität nach drei Jahren auf gut 80 %.
In dem Speicher in Moosham wacht ein Batterie- und Energiemanagement laufend über den Zustand der Zellen, es optimiert Laden und Entladen und hält insbesondere die Temperatur in dem Container innerhalb definierter Grenzwerte. „Die Batteriezelle ist wie eine Diva, die man gut behandeln muss“, sagt S. Burow. Nach heutigem Wissensstand dürfte der Batteriecontainer 20 oder mehr Jahre durchhalten.
Wenn die Containerbatterie in Moosham hält, was sich die Partner von ihr versprechen, dürfte es mit der Kommerzialisierung schnell gehen. S. Burow: „Wir streben bis Ende 2016 ein serienreifes Produkt an.“ (ih)

Irmgard Nille ist freie Journalistin in Hamburg. irmgard.nille@in-press.de

Irmgard Nille ist freie Journalistin in Hamburg. irmgard.nille@in-press.de