Batterienvielfalt für ein stabiles Stromnetz

Die IT macht es vor: Dort werden häufig unterschiedliche physikalische Ressourcen zu neuen virtuellen Einheiten kombiniert. Etwas Ähnliches plant das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Projekt "LeMoStore" (Lebensdaueroptimierte Integration Modularer Energiespeicher in Stromnetze) für den Stromsektor: Verschiedene Energiespeichertechnologien flexibel zu kombinieren. 

Aufgrund des steigenden Anteils volatiler erneuerbarer Energien am Strommix bedarf es leistungsfähiger Energiespeicher im öffentlichen Stromnetz, um eine stabile Versorgung zu gewährleisten. Herkömmliche Konzepte kombinieren dazu viele identische Batteriezellen zu einem großen Energiespeicher. 

Einen anderen Ansatz verfolgt man hingegen bei Lemostore: Das Konzept sieht vor, mehrere kleine Batteriemodule, die auf verschiedenen Speichertechnologien basieren, flexibel zu kombinieren und effizient über einen netzfreundlich ausgelegten Wechselrichter an das Stromnetz anzubinden. 

In dem Projekt erarbeiten die Forschenden einen modularen Baukasten mit neuartigen "Power Electronic Storage Blocks" (PESB). Grundlage dafür ist ein sogenannter "Modularer Multi-Level-Umrichter" (MMC), der aus mehreren leistungselektronischen Baugruppen besteht. Durch diese Topologie lassen sich hohe Eingangs- und Ausgangsspannungen kostengünstig mit Bauteilen erreichen, die für deutlich niedrigere Spannungen ausgelegt sind. Kombiniert mit Batteriemodulen eines bestimmten Typs entsteht ein PESB. 

Durch die Verschaltung und Regelung der verschiedenen PESB kann das System mit hoher Effizienz Gleich- in Wechselstrom wandeln und umgekehrt. Gleichzeitig lassen sich die gewünschte Leistungsaufnahme und -abgabe der einzelnen Batteriemodule präzise kontrollieren. So können auch gebrauchte Batteriemodule (beispielsweise aus Elektrofahrzeugen) eingesetzt werden, ohne dass die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems reduziert werden muss. Zugleich lassen sich auch Batteriemodule mit hoher Kapazität mit Hochleistungs-Modulen kombinieren. 
 So werde eine hohe Flexibilität ermöglicht, erläutert Professor Marc Hiller von der Leitung des Elektrotechnischen Instituts (ETI) am KIT: „Lade- und Entladeleistung werden dabei strategisch aufgeteilt, um die maximale Lebensdauer der Batteriemodule zu erreichen und zugleich die anwendungsspezifischen Anforderungen an das Stromnetz zu erfüllen.“ 

Das Bundeswirtschaftsministerium fördert Lemostore mit rund 1,7 Millionen Euro.