FH Technikum Wien : Multifunktionales Batteriespeichersystem
Die Schwankungen in der Stromerzeugung von PV-Anlagen und Windrädern bringt Probleme in der Netzstabilität und bei der Versorgungssicherheit. Das ist die Ausgangslage für das Forschungsprojekt „Multifunktionaler Batteriespeicher" unter der Leitung von Roland Sterrer vom Institut für Erneuerbare Energien an der Fachhochschule Technikum Wien. Über einen Zeitraum von zwei Jahren wurde die Kombination von PV- und Windkraftanlagen mit einem Batteriespeicher erprobt, die diese Volatilität puffern und ein intelligente Vermarkung der erneuerbaren Energie an der Strombörse und am Regelenergiemarkt ermöglichen soll. Erprobung am Energieforschungspark der EVN Die Versuchsanlage wurde am Energieforschungspark der EVN im niederösterreichischen Lichtenegg umgesetzt. Dabei wurden zwei PV-Anlagen mit fünf bzw. zehn kWPeak sowie eine Kleinwindkraftanlage mit einer Nennleistung von 1,5 kW über eine intelligente Steuerung mit einer Vanadium-Redox-Flow Batterie gekoppelt. Diese verfügt über eine Speicherkapazität von 100 kWh und einer Basisleistung von 10 kW und stammt aus dem Hause Cellstrom/Gildemeister Energy Solution. Serienmäßig sind diese Batterien inzwischen bis zu einer Kapazität von 1.600 kWh und einer Lade/Entladeleistung von 200 kW erhältlich.
„Die Grundidee ist, dass man die Batteriespeicheranlage mittels eines prädiktiven Steuerung unter Berücksichtigung des aktuellen Strompreises, sowie Wind- und Wetterprognosen als virtuelles Kraftwerk kann. ", erklärt Roland Sterrer vom Institut für Erneuerbare Energien der FH Technikum Wien. „Der Vorteil dieser Art von Batterien liegt in der langen Lebensdauer von rund 20 Jahren mit bis zu 10.000 Ladezyklen. Darüber hinaus kommt es zu keiner Selbstentladung, wie bei herkömmlichen Blei-Säure Akkus, da der positive und negative Elektrolyt in separaten Tanks gelagert werden und nur beim Laden und Entladen durch Reaktionszellen gepumpt wird, in denen die elektrochemische Energieumwandlung stattfindet – daher auch der Name Flow-Batterie ." Prinzip zur Kostenoptimierung des Batteriespeichers (Fahrplan) Bild: EVN AG Wissenschaftlicher Projektpartner war die Energy-Economics-Group der TU Wien, die sich auf den Aspekt der wirtschaftlichen Rentabilität der Anlage konzentrierte. Darüber hinaus gab es neben EVN und Cellstrom/Gildemeister Energy Solutions weitere Partner aus der Wirtschaft: die Steuerung stammte von dem Linzer Automatisierungsunternehmen KEBA und die PV-Anlagentechnik von ATB-Becker aus Absam in Tirol. Technisches Konzept der Pilotanlage in Lichtenegg Bild: FH Technikum Wien Versuchsergebnisse Die im ersten Projektjahr entwickelte Pilotanlage wurde anschließend im zweijährigen Dauertest mit einem Fahrplan betrieben, der eine kosten-optimierte Anlagenbewirtschaftung gewährleisten soll. Die technische Umsetzung und der Demonstrationsbetrieb einer Pilotanlage war ein Erfolg, denn es wurde gezeigt, dass das entwickelte Batteriespeichersystem für eine intelligente Vermarktung von erneuerbarer Energie geeignet ist. Allerdings hat die Wirtschaftlichkeitsanalyse ergeben, dass unter den gegenwärtigen Voraussetzungen unter keiner der untersuchten Einsatzstrategien ein positiver Deckungsbeitrag zu erwarten ist.
„Wie andere neue Batterietechnologien, ist die Vanadium-Redox-Flow Batterietechnologie derzeit noch zu teuer. Allerdings ist zu erwarten, dass die Weiterentwicklung der Technologie und die gesteigerte Nachfrage nach Energiespeichern langfristig zu einer deutlichen Kostenreduktion führen werde, wodurch ein rentabler Betrieb derartiger Anlagen zukünftig möglich sei", so Roland Sterrer. Wobei anzumerken ist, dass es bereits jetzt wirtschaftliche Einsatzbereiche für Batteriespeicher gibt, wie z.B. als Backup für Industrieanlagen bei hohen Stromausfallsraten oder auch Insellösungen für Regionen ohne Netzanbindung
Aufbauend auf den Ergebnissen dieses Forschungsprojektes, in dem eine Steuerung eines Batteriespeichersystems für ein Einsatzgebiet umgesetzt wurde, wird nun im März ein Folgeprojekt gestartet, in dem eine flexible Steuerungs- und Konfigurationsplattform erarbeitet wird, die eine einfachere und raschere Adaptierung von Batteriespeichersystemen für verschiedene Einsatzbereiche ermöglicht.