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Hersteller von Batteriesystemen optimieren Integration in Energiesysteme

Solarspeicher kommen mit höherer Leistungsfähigkeit

Batterien müssen zum Energieverbrauch passen. © Sonnen

Multitasking ist angesagt: Batteriespeicher entwickeln sich immer stärker zu vielseitigen Komponenten innerhalb integrierter Gesamtenergiesysteme, um die Nutzung von Solarstrom zu optimieren.

Das zu Jahresbeginn in einer IHS-Marit-Studie geschätzte Wachstum von 14 Prozent bei der weltweiten Photovoltaikproduktion ist von der Corona-Pandemie eingeholt worden. Dennoch erweisen sich die erneuerbaren Energien in der Krise als erstaunlich robust. So meldet die Internationale Energieagentur IEA in ihrem Bericht zum ersten Quartal 2020 eine eine globale Zunahme der Nutzung aller erneuerbaren Energien um 1,5 Prozent gegenüber dem Vorjahresquartal. Die Erzeugung von erneuerbarem Strom habe sogar um 3,0 Prozent zugenommen. Die IEA führt diese Entwicklung in erster Linie auf die Wind- und Solarstromanlagen zurück, die im vergangenen Jahr errichtet wurden, sowie auf die vorrangige Einleitung von Ökostrom gegenüber konventionellen Quellen. Ausgehend von der Situation Ende April prognostiziert die IEA für das Jahr 2020 einen Anstieg der weltweiten Nutzung von erneuerbaren Energien um 1,0 Prozent, bei der Stromerzeugung durch Wind, Wasser und Sonne sogar ein Wachstum von knapp 5 Prozent.

Vor diesem Hintergrund präsentieren die Hersteller von Batteriespeichern und Energiemanagement-Systemen Innovationen, die sie für die abgesagten Münchner Solarmessen vorbereitet hatten. Dabei zeichnen sich mehrere Trends ab. Die Speicher selbst werden in ihrer Leistungsfähigkeit optimiert hinsichtlich Lade- und Entladezyklen sowie Energiemanagement. Die Integration in Gebäudeautomationen wird ebenso vorangetrieben wie die Einbindung von Elektrofahrzeugen ins Energiesystem und die Ermöglichung eines Notstrombetriebs bei Ausfall des Stromnetzes. Vermehrt bieten die Hersteller Batteriespeicher als „Hauskraftwerk“ an, mit integriertem Wechselrichter und Energiemanagement. Schließlich fokussieren sich die Hersteller auch verstärkt auf die Netzstabilisierung durch PV-Speicher und sind teilweise bestrebt, PV-Anlagen- und -Speicherbetreiber zu dezentralen Netzwerken zusammenzubinden.

Die stärkere Einbindung der E-Mobilität scheint durchaus sinnvoll zu sein, denn die Nachfrage nach E-Autos ist trotz Coronakrise hoch. So hat sich die Zahl der Elektrofahrzeuge in Deutschland in den ersten vier Monaten 2020 im Vergleich zum Vorjahreszeitraum auf 63.000 verdoppelt, wie aus einer Untersuchung des Center of Automotive Management in Bergisch Gladbach hervorgeht.

Die Allgäuer Firma Sonnen, 2019 von Shell vollständig übernommen, stellt die „sonnenBatterie 10 performance“ vor. Das Gehäuse beinhaltet Batterie (Lithium-Eisenphosphat-Technik), Wechselrichter und Energiemanagement. Das System verfügt über eine Lade- und Entladeleistung von bis zu 8kW. Sie ist modular erweiterbar und in verschiedenen Größen von 11 kWh bis 55 kWh erhältlich. Damit könnten auch größere Verbraucher wie Elektroautos oder eine Wärmepumpe eingebunden und über einen längeren Zeitrahmen versorgt werden. Die Batterie eignet sich auch zur Notstromversorgung – entweder AC-gekoppelt mit externem Wechselrichter oder DC-gekoppelt mit dem sonnenDC-Modul liefert sie dreiphasigen Inselnotstrom. Darüber hinaus ist das Aggregat schwarzstartfähig, kann also nach einem Blackout selbstständig hochgefahren werden. Um einen noch höhere Energieeffizienz zu erzielen, bereitet Sonnen eine Anbindung des Speichersystems an Hausautomationen auf KNX-Basis vor.

Bereits im April hatten die Allgäuer die Software „sonnenVPP“ vorgestellt. Diese basiert auf den kürzlich geänderten IT-Mindestanforderungen der vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB). Sonnen ist damit in der Lage, sein virtuelles Kraftwerk, das aus Tausenden Heimspeichern in ganz Deutschland besteht, um bis zu 90 Prozent kosteneffizienter zu betreiben. Die neuen IT-Mindestanforderungen ermöglichen laut Hersteller erstmals, Kleinstanlagen bis 25 kW – zu denen Heimspeicher, aber auch Wärmepumpen oder Ladegeräte für Elektroautos gehören – über das öffentliche Internet miteinander zu vernetzen.

Hersteller E3/DC, ein Nachfolgeunternehmen des Autoherstellers Karmann, stattet die Hauskraftwerke „S10 MINI“ und „S10 E“ künftig auch mit LFP-Batteriemodulen (Lithium-Eisenphosphat-Technologie) aus, um die Anwendung für die Aufladung von Autobatterien zu ermöglichen. Die Batterien sollen in Zukunft über mehr PV-Kapazität, höhere Ladeleistung und größere Speicherkapazität verfügen. Außerdem soll künftig eine unbefristete Nachrüstung mit Batteriemodulen möglich sein, wenn der Strombedarf des Kunden wächst. Ein besonderes Augenmerk legt E3/DC auf bidirektionales Laden. „Wir gehen davon aus, dass wir unseren Kunden in zwei Jahren ausgereifte Lösungen für das bidirektionale Laden anbieten können – also das DC-Laden des Autos mit Solarstrom und umgekehrt die Einspeisung von Energie aus der Autobatterie ins Hausnetz“, sagt Geschäftsführer Andreas Piepenbrink.

Darüber hinaus präsentiert E3/DC Speicher für die Anwendung in Industrie und Gewerbe. Die modular aufgebaute „Quattroporte“-Serie ist bereits im Handel und kann mit Kapazitäten von 6,5 bis 200 kWh ausgestattet werden. In der Entwicklung befindet sich der Hybridspeicher „E30“, der für Gewerbekunden mit PV-Anlagen von 30 bis 100 kWp gedacht ist. Ebenfalls in der Entwicklung ist ein Höchstvolt-Leistungsspeicher mit dem Fokus auf sehr hohen Entladeleistungen bzw. kurzen Entladezeiten (C-Rate 1 oder höher).

Die ASD Automatic Storage Device GmbH arbeitet eng mit der Hochschule Offenburg zusammen, um herauszufinden, wie Zellen in Stromspeichern altern und wie sie gesteuert werden müssen, damit sie ihre Leistungsfähigkeit über möglichst viele Vollladezyklen erhalten können. ASD stellt hierfür seine mit der „Pacadu“-Technologie gesteuerten Stromspeicher für Langzeit-Tests zur Verfügung. Außerdem demonstriert ASD in einem weiteren Projekt mit der Hochschule Offenburg, wie ein sogenanntes Tiny House mit einer PV-Anlage (1,2 kWp) und einem Inselspeicher energieautark bewohnt werden kann.

Seit Anfang dieses Jahres kooperiert Senertec, Hersteller von Blockheizkraftwerken (BHKW) mit dem Münchener Technologieunternehmen The Mobility House. Ergebnis dieser Zusammenarbeit bislang ist die Verbindung der Senertec-BHKW der „Dachs“-Reihe mit Batteriespeichern von Sonnen und Elektroauto-Ladesäulen von Keba. In einem nächsten Schritt soll nun das Energiemanagement zwischen diesen Komponenten optimiert werden. Dazu sollen das Senertec-System mit dem Charge Pilot von The Mobility House zusammengeführt werden.

Eine Weiterentwicklung des Speichers „Pulse“ hat Hersteller Varta präsentiert, den „Pulse Neo“. Das kompakte Gerät, in den Leistungsklassen 3,3 und 6,5 kWh erhältlich, ist in der Lage, direkt mit Wechselrichtern zu kommunizieren. Dadurch könnten „Verbrauchs- und Produktionsdaten einfach visualisiert und die dynamische Wirkleistungsbegrenzung gewährleistet werden“. Die Berücksichtigung von Wetterprognosen dient der Ertragsoptimierung. Die Batterie lässt sich mit bis zu sechs weiteren Energiespeichern kaskadieren, sodass sich die Leistung je nach Bedarf aufgestockt werden kann.

Auch bei der „Battery-Box Premium“ (Lithium-Eisen-Phosphat-Technologie) von BYD handelt es sich um die Weiterentwicklung eines bisherigen Modells. Bei Bedarf lassen sich weitere Batteriemodule nachrüsten. Dank des patentierten modularen Stecksystems wird keine interne Verkabelung benötigt. Die Modelle, die es in Hoch- und Niedervoltausführungen mit variablem Leistungsspektrum gibt (5,1-66,3 kWh bzw. 3,8 bis 983 kWh), ermöglichen auch eine Notstromversorgung. Sie lassen sich sowohl im On- als auch Off-Grid-Betrieb einsetzen. von Joachim Hoffmann

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