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38 Forscher des Fraunhofer ISE haben auf der Nordseeinsel Borkum einen hybriden Energiespeicher aufgebaut, der
aus einer Lithium-Ionen-Batterie und einem Superkondensator für kurzzeitige Leistungsanforderungen besteht.
NEW BUSINESS • INNOVATIONS | JULI/AUGUST 2018
Fotos: Fraunhofer ISE, Pixabay, iStock
FAKTOR: KLIMAZIEL ERDERWÄRMUNG BEGRENZEN
Primärenergie (Wärme, Elektrizität) wird heute noch nahezu
ausschließlich aus Kohle, Erdöl und Erdgas gewonnen.
Auch die gesamte Basislast-Versorgung an elektrischen
Strom wird entweder durch Kohle und Erdöl erzeugt oder
in Kernkraftwerken. Um die Erderwärmung zu begrenzen
wird vor allem der Anteil der elektrisch verwendeten Primärenergie
zunehmend durch regenerative Quellen ersetzt
werden müssen. Dass dies heute schon möglich ist, zeigen
vor allem Hunderttausende von Haushalten, die bereits
über Solaranlagen und elektrische Energiespeicher verfügen.
So können zum Beispiel mithilfe von elektrisch betriebenen
Wärmepumpen sehr ef zient die Energieträger Erdöl und
Erdgas zur Wärmeerzeugung substituiert werden.
Fast allen Quellen erneuerbarer Energie eigen ist der Umstand,
dass der produzierte elektrische Strom zunächst
gleichgerichtet wird, um ihn dann frequenzmäßig (50Hz)
ans Netz angepasst einspeisen zu können. Dem gegenüber
steht eine immer größere Anzahl gleichstrombetriebener
Energieabnehmer.
Soll Gleichstrom oder nicht Netzfrequenz-konforme Wechselspannung
eingespeist werden, werden sogenannte Wandler
(Umrichter, Wechselrichter, Schaltnetzteile, Spannungsumrichter)
benötigt. Diese Wandler wandeln DC in AC und
passen dabei auch Spannungsniveaus an. Besonders bidirektionalen
Wandlern kommt eine bedeutende Rolle bei der
Speicherung und Rückspeisung von elektrischer Energie
aus Batterien (DC/AC- und AC/DC-Wandler) zu.
IMMER MEHR WANDLER WERDEN BENÖTIGT
Die Anzahl von solchen elektronischen Spannungswandlern
wird in den nächsten Jahren sprunghaft zunehmen. Vor
allem, wenn sich die Idee durchsetzen sollte, dass neben
den traditionellen Hochspannungsverteilnetzen ein MVDC-
oder LVDC-Stromnetz eingesetzt wird. Mit Wirkungsgraden
bis zu 99 Prozent seien gerade die DC/DC-Wandler enorm
ef zient, sodass Verluste beim Umsetzen vom Mittelspannungs
Verteilnetz auf das lokale Niederspannungs-Gleichstromnetz
minimiert werden können, wie Experten betonen.
Größere Industrieanlagen, kommunale Einrichtungen wie
Krankenhäuser, ganze Rechenzentren oder Wohnblocks
mit Solaranlagen-Technik (Stichwort Gebäudeautomation)
könnten so direkt mit einer Gleichspannungsschiene von
beispielsweise 380 VDC versorgt werden.
Forscher des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme
ISE haben indes gemeinsam mit Partnern auf der Nordseeinsel
Borkum einen hybriden Energiespeicher aufgebaut,
der aus einer Lithium-Ionen-Batterie und einem Superkondensator
für kurzzeitige Leistungsanforderungen besteht.
Der hybride Speicher wird mittels eines neuartigen modularen
Wechselrichters an das Mittelspannungsnetz angekoppelt.
Im Rahmen des EU- Projekts „NETf cient“ wird das Stromverteilnetz
mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien
und diversen Speichertechnologien ausgestattet. Die
im Projekt entwickelten Lösungen für Energieautonomie
werden unter realen Bedingungen getestet, um sie später