Living Lab Energy Campus

BATTERIESYSTEME: FORSCHUNGSTHEMEN IM LLEC

Die Batterieforschung im LLEC konzentriert sich auf die Integration und Wirkungsweise unterschiedlicher Batteriesysteme in einem Energiemix mit Photovoltaik (PV), Windkraft und Wasserstoff. Das Ziel ist es, Batteriesysteme effizienter, preiswerter und platzsparender in zukünftige Energiesysteme zu integrieren.

In diesem Kontext werden zwei Hauptforschungsfragen untersucht:

Aus der Regelungsperspektive ergibt sich die Forschungsfrage, wie beide Batteriesysteme optimal in ein dezentrales Energiesystem integriert werden können, wobei die Batteriesysteme als Black Boxes betrachtet werden, die Energie liefern oder aufnehmen können.

Zudem arbeiten wir an einer Digitalisierung im Sinne eines „digitalen Zwillings“, mit dem gezielt Systemzustände im Voraus simuliert und untersucht werden können. Diese ermöglicht Simulationsrechnungen, die parallel zum Betrieb der Anlage ausgeführt werden können. Dabei wird ermittelt, welche Wirkung die Einbeziehung elektrischer und elektrochemischer Modelle in Energiespeichersysteme im Versorgungsmaßstab hat. Grundsätzlich sind damit komplexe Messungen, die viele Hardware-Komponenten erfordern, nicht mehr zwingend notwendig. Dadurch können die Systemkosten gesenkt werden.

Gleichzeitig werden neben Modellen der eigentlichen Batteriespeichersysteme auch Leistungselektronikmodelle erstellt, die in einem späteren Projektstadium mit den Batteriemodellen gekoppelt werden. Diese ermöglichen es, Verluste in der Leistungselektronik zu simulieren und ein Modell für das Gesamtsystem aus Batterien und Leistungselektronik zu vervollständigen. Dadurch können die Betriebsbedingungen realistisch simuliert und ein energieoptimaler, kosteneffizienter und sicherer Betrieb des gesamten LLEC-Energiesystems gewährleistet werden. Dabei können wir wertvolle Erkenntnisse über die Leistung und Lebensdauer unter realen Betriebsbedingungen gewinnen, die für die Innovation stationärer Energiespeichersysteme relevant sind.

BATTERIESYSTEME: DEMONSTRATORANLAGEN IM LLEC

Auf dem Campus wurden zwei Batteriespeichersysteme installiert, die sich hinsichtlich Speicherkapazität und Leistung unterscheiden und unterschiedliche Funktionen im LLEC-Energiesystem erfüllen: Das Hochenergie-Batteriesystem besitzt eine Kapazität von 2.600 kWh und eine maximale Leistung von 595 kW, das Hochleistungs-Batteriesystem hält eine Kapazität von 525 kWh vor und hat eine maximale Leistung von 1500 kW. Beide Batteriesysteme sind Teil einer übergeordneten Regelungsplattform, mit deren Hilfe neue Algorithmen sektorgekoppelter Anlagen erprobt und optimiert werden können.

Hochenergiesystem: Pufferspeicher

Das Hochenergie-Batteriesystem, ein Tesla-Megapack, ist ein stationäres Energiespeichersystem mit hoher Energiedichte in einem Schranksystem-Modul. Es wird zur Speicherung und damit zur Aufrechterhaltung des Angebot-Nachfrage-Verhältnisses im dezentralen LLEC-Energiesystem eingesetzt. Dabei wird Strom aus dem Energienetz gespeichert, wenn ausreichend erneuerbare Energie, z.B. aus den LLEC Photovoltaik-Anlagen, zur Verfügung steht. Strom wird dann wieder ins Energienetz zurückgespeist, wenn die Energieabnahme steigt oder die Produktion von erneuerbarer Energie abnimmt und Strom benötigt wird. (Kennzahlen siehe unten)

Hochleistungssystem: Peak-Shaving und unterbrechungsfreie Stromversorgung

Das Hochleistungs-Batteriesystem des Herstellers Riello ist ein stationäres Energiespeichersystem mit hoher Energiedichte in einem Container-Modul. Die Hochleistungsbatterie wird zum Spitzenlastausgleich (Peak-Shaving) ins Energienetz eingesetzt. Das bedeutet, dass starke Lastschwankungen im LLEC-Stromnetz kurzzeitig und zügig ausgeglichen werden und so die Netzstabilität erhöht werden kann.
Gleichzeitig wird die Hochleistungsbatterie als unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) für ein benachbartes Campusgebäude angewendet. Das Batteriesystem wird Teil einer übergeordneten Regelungsplattform, mit deren Hilfe neue Algorithmen sektorgekoppelter Anlagen erprobt werden können.

Kennzahlen beider LLEC-Batteriesysteme