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Smart Grid: Kombination aus Vanadium Redox Flow und Lithium-Ionen Batterie

11.10.2016 | RSS Feed

  • Das Verbundprojekt „Hybrid Optimal“ soll demonstrieren, dass der zellulare Ansatz bestehende Engpässe beseitigt und eine wertvolle Alternative zum konventionellen Netzausbau darstellt. Die Stadtwerke Bühl, das KIT und SCHMID erhalten für das Projekt 380.000 Euro Fördermittel

Das Beispiel Witstung zeigt, vor welchem Problem die Energiewende aktuell steht. Die kleine Siedlung bei Bühl in Baden-Württemberg besteht aus zehn Gebäuden, von denen jedes zweite mit einer Photovoltaik-Anlage ausgerüstet ist. Bilanziell wird von den PV-Anlagen bereits so viel Energie erzeugt, wie Witstung im Jahr verbraucht. Erzeugung und Verbrauch liegen oftmals auseinander, sodass viel Strom ins örtliche Stromnetz eingespeist wird. In den Sommermonaten treten daher häufig Überlastungen des Stromnetzes, sogenannte Spannungsbandprobleme, auf.

Das Verbundprojekt „Hybrid Optimal“ will nun mit einem Smart Grid in Witstung zeigen, wie bestehende Engpässe im Stromnetz, die den weiteren Ausbau erneuerbarer Energien behindern, kosteneffizient behoben werden können. Unter der Leitung der Stadtwerke Bühl werden die Haushalte der Siedlung mit Smart-Metern ausgestattet, eine kommerzielle Optimierungssoftware erworben und ein Hybridspeicher installiert. Dieser besteht aus einer Vanadium Redox Flow und einer Lithium-Ionen Batterie und nutzt jeweils die optimalen Betriebsfenster.

Die Vanadium Redox Flow Batterie (5 kW/45 kWh) wird vom Projektpartner SCHMID Energy Systems in Freudenstadt hergestellt und deren Betrieb an die Anforderungen der Energiezelle angepasst. Der EverFlow® Compact Storage soll – auch im Hinblick auf weitere Projekte – als Langzeitspeicher fungieren und die Siedlung über Nacht versorgen. Denn mit der Vanadium Redox Flow Technologie lässt sich die Speicherkapazität unabhängig von der Leistung skalieren. Dazu bedarf es lediglich der Installation größerer Tanks mit mehr Elektrolyt, also mehr Speicherflüssigkeit. Somit können Speicher, die eine Kapazität für den Verbrauch mehrerer Stunden aufweisen, günstig hergestellt und selbst Speicherkapazitäten im Megawattstunden-Bereich realisiert werden. Zudem ist der Elektrolyt praktisch unbegrenzt haltbar und wiederverwendbar. Das ist zum einen besonders umweltfreundlich und zum anderen auch wirtschaftlich interessant, da es einen garantierten Werterhalt von rund einem Drittel des Systempreises entspricht.

Innerhalb des Demonstrationsprojektes „Hybrid Optimal“ wird SCHMID die Vanadium Redox Flow Batterie mit der Lithium-Ionen Batterie verknüpfen und zu einem leistungsstarken Hybridspeicher optimieren. Dabei soll die Lithium-Ionen Batterie (40 kW/50 kWh) mit ihrem hohen Teillastwirkungsgrad Netzüberlastungen verhindern und als kurzfristige Leistungsquelle dienen.

In den Grenzen des derzeitigen Netzanschlusses nimmt die Energiezelle als Einheit an den verfügbaren Energiemärkten teil. Dazu benutzt das Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik des KIT gemeinsam mit den Stadtwerken Bühl eine Optimierungssoftware. Diese soll zum Projektende in der Lage sein, Eigenverbrauch, Zukauf und Verkauf nutzen- und gewinnmaximierend zu steuern. Neben der optimierten Vermarktung des überschüssigen PV-Stroms kann sich die Energiezelle in den sonnenschwachen Wintermonaten durch das Speichersystem flexibel am Markt mit möglichst günstiger Energie eindecken (z.B. mit überschüssigem Windstrom). Dadurch profitieren alle Bewohner der Siedlung – Erzeuger wie Verbraucher – und nehmen so an der Energiewende teil. Soziologen der Georg-August-Universität Göttingen werden das Projekt begleiten und eine Akzeptanzforschung durchführen. Zusätzlich wird die „Hybrid-Optimal-App“ den Bewohnern und Projektpartnern aktuelle Informationen wie Einspeisung, Ladezustand der Batterien oder CO2-Einsparung liefern.

Das Land Baden-Württemberg fördert das auf Skalierbarkeit ausgerichtete Projekt „Hybrid Optimal“ mit 380.000 Euro. Denn Beispiele für potentielle Energiezellen gibt es im Überfluss. Während diese in größeren Städten aus Wohnblocks oder Straßenzügen bestehen könnten, bieten sich im ländlichen Bereich Aussiedlerhöfe oder Enklaven an. Wie das Beispiel Witstung zeigt, stößt gerade hier ein hohes Potential für erneuerbare Energieerzeugung (große Dach- und Freiflächen) auf vergleichsweise niedrig dimensionierte Netzanschlüsse.

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