Solarstrom ohne Sonne - Neues Energiespeichersystem spart jährlich 85% der zusätzlichen Energiekosten
Schwindende fossile Rohstoffvorkommen haben Umweltschutz und nachhaltige Energiewirtschaft zu einem zentralen Thema für Politik und Verbraucher werden lassen. BHKW, Wärmepumpen, Windräder und Solaranlagen helfen bereits heute, den Anteil der regenerativen Energiequellen zu erhöhen. Deren optimale Nutzung ist jedoch aufgrund ihrer Witterungs- bzw. Sonnenabhängigkeit nach wie vor schwierig. Die Zeiten, zu denen so erzeugte elektrische Energie zur Verfügung steht, decken sich oftmals nicht mit den Bedarfszeiten, wodurch eine Eigennutzung nur begrenzt möglich ist. Es geht aber auch anders.
In handlichen Gehäusen sind mehrere Akkumulatoren untergebracht, die in Reihe verschaltet werden. Bild: PEUS-Testing
Die Batterie-Packs im Leichtbau-Kunststoffgehäuse sind einfach installierbar und ohne Probleme und aufwendige Verkabelung jederzeit erweiterbar. Bild: PEUS-Testing GmbH
Auf dem Firmengelände der LS Energiesysteme GmbH steht eine Kombination aus PV-Anlage und Mini-BHKW. Diese läuft nun seit zwei Jahren völlig autark und garantiert mit dem Batteriesystem eine Eigenversorgung mit Strom von cirka 95%. Bild: LS Energiesysteme
„Mit der Anlage von PEUS sind wir voll zufrieden“, berichtet Ludger Sieve, Geschäftsführer der LS Energiesysteme GmbH. „Auch unsere Kunden investieren in den Energiebereich, sodass uns die Musteranlage dazu dient, sie an die Technik zu gewöhnen.“ Bild: LS Energietechnik
Die PEUS-Testing GmbH hat jetzt ein Energiespeichersystem entwickelt, das zu wesentlich mehr Effizienz beiträgt: Vor Einsatz des Batteriesystems, das aus mehreren Akkumulatoren in handlichen Leichtbau-Kunststoffgehäusen besteht, musste die LS Energiesysteme GmbH in Lohne trotz einer eigenen Solaranlage jährlich bis zu 28000 Euro an Energiekosten aufbringen. Durch den Einsatz des PEUS-Testing Batteriespeichers konnte dieser Betrag auf 1/7 davon reduziert werden.
Auf dem Firmengelände der LS Energiesysteme GmbH wurde 2013 eine PV-Anlage mit einem Mini-BHKW kombiniert. Diese Anlage lief zwei Jahre lang völlig autark. „Nachdem wir auf einer BHKW-Tagung in Fulda das Batteriesystem von ‚PEUS‘ kennengelernt hatten, entschieden wir uns dafür, dieses in unsere Anlage einzubauen“, berichtet Ludger Sieve, Geschäftsführer bei LS. „Dazu wurde in rund zweieinhalb Stunden ein vormontiertes 30-kWh-System bei uns verbaut, das uns nun eine Eigenversorgung von 95% ermöglicht.“ Seither ist jährlich lediglich ein Aufwand von etwa 4000 Euro an Gesamtenergiebedarf nötig, was Sieve zu der Einschätzung bringt, dass sich die Anlage bereits innerhalb der nächsten sieben Jahre amortisiert haben wird.
Batterie-Packs in Kombination mit BMS und Regler
Hauptbestandteil des Systems sind die langlebigen Batterie-Packs. Sie enthalten jeweils mehrere Akkumulatoren mit hochwertiger LiFePO4-Technik sowie ein zellintegriertes Batteriemanagementsystem (BMS), das eine hohe Betriebssicherheit ermöglicht. Aufgrund der Leichtbaugehäuse sind die Packs wie Getränkekisten stapelbar, sehr einfach zu installieren und ohne Probleme jederzeit erweiterbar. Da die Datenüberwachung der Einzelzellen ohne zusätzliche Leitungen erfolgt, können die Boxen systemspezifisch einfach in Reihe geschaltet werden.
Das ist ohne aufwendiges Engineering mit nur geringem Verkabelungsaufwand durchführbar und macht die Installation vor Ort kundenfreundlich. „Die hohe Betriebssicherheit und das einfache Handling machen die Anlage für uns noch einmal interessanter“, so Sieve. Die entsprechende Lade- und Entladeleistung liefern dreiphasige Batteriewechselrichter je nach Bedarf.
„Die Herausforderung bei Batteriespeichern besteht immer darin, sehr viele Zellen in Reihe zu verschalten“, erläutert Helmut Roppelt, Geschäftsführer der PEUS-Testing GmbH. Diese unterliegen fertigungsbedingten Kapazitätstoleranzen, was einen zellspezifischen Ausgleich des Lade-/Entladestroms erfordert, um alle gleich voll bzw. leer zu halten. Zur Steigerung des Gesamtwirkungsgrades und der Batterielebensdauer sind beim Speicher von PEUS meist 100 bis 250 Zellen in Reihe verschaltet. So wird eine hohe Gleichspannung bei gleichzeitig niedrigen Strömen erzielt, was die Verluste beim Laden und Entladen der Batterie sehr stark reduziert. Die Betriebsparameter der einzelnen Zellen werden direkt über die Gleichstromleitung (Powerline) an die zentrale BMS-Elektronik übermittelt. Diese ermittelt daraus den jeweils zulässigen Lade- und Entladestrom für einen sicheren Speicherbetrieb.
Zur Maximierung des Eigenverbrauchs übernimmt in Abhängigkeit vom aktuellen Leistungsbedarf ein Regler die Umrichter-Regelung und -Steuerung. Dazu wird die Batterie mit überschüssiger Regenerativer Energie geladen und bei ungedecktem Energiebedarf entsprechend entladen. Mithilfe dieses skalierbaren Systems können die Stränge, ähnlich wie bei einer PV-Anlage, seriell zu Strings verschaltet werden. „Dies ist ab fünf Batteriemodulen bis hin zu Tausenden Modulen möglich und somit sowohl fürs Eigenheim, bei klein- und mittelständischen Unternehmen als auch in der Industrie mit Mega-Watt-Speichern einsetzbar“, so Roppelt.
Batteriespeichersystem liefert auch nachts Strom
Die Funktionsweise des Batteriespeichersystems basiert auf dem Kompensationsprinzip. Mittels elektronischem Zähler wird am Netzknoten des Kunden der aktuelle Energiefluss erfasst. Zeigt der Zähler einen Energiefluss Richtung Netz, wird also mehr Regenerative Energie erzeugt als aktuell verbraucht, wird der Speicher mit exakt dieser Energie geladen, sodass nichts ins Netz gespeist wird. Zeigt der Zähler einen Energiefluss in Richtung Verbraucher, d.h. die Energieerzeugung ist niedriger als der Bedarf, so wird der Speicher entsprechend entladen. Erst wenn die Batterie ganz voll oder leer ist, wird die Energiedifferenz aus dem Netz bezogen bzw. geliefert. Über eine individuell anpassbare Speichergröße lässt sich so eine optimale Eigennutzung der selbst produzierten Energie erreichen.
Diese Skalierbarkeit erreicht PEUS-Testing u.a. durch den Einsatz eines Weitbereichs-Wechselrichters, der mit 80 bis 250 in Reihe geschalteten Zellen arbeiten kann. Zusätzlich können über den Regler mehrere Einzelspeicher im Verbund wie ein virtueller Großspeicher betrieben werden, womit vor allem im industriellen Umfeld auch hohe Leistungen bzw. große Speicherkapazitäten realisiert werden können.
Patentiertes BMS zur Echtzeit-Zellüberwachung
Im Gegensatz zu anderen am Markt befindlichen Systemen bietet PEUS-Testing eine zu 100% kundenspezifische Speicherdimensionierung. Neben einer äußerst flexiblen Steuerung mit Realtime-Web-Oberfläche ist das über Jahre eigens dafür entwickelte BMS mit Echtzeit-Zellüberwachung die Basis für eine anforderungsgerechte Dimensionierung des Batteriespeichers. Die Datenübermittlung zwischen jeder Zelle und der Steuerung erfolgt hierbei über die Gleichstromleitung der Batterie und benötigt keine zusätzlichen Kabel. So kann vollkommen flexibel jede Speichergröße von 80 bis 250 Zellen realisiert werden. Damit erhält der Kunde nicht nur einen genau auf seine Bedürfnisse abgestimmten Speicher, sondern spart auch noch bares Geld.
Die Steuerung überwacht alle Zellen des Speichers kontinuierlich und gewährleistet so einen sicheren und exakt auf die Zellen abgestimmten Betrieb. Für eine effiziente Diagnose sind alle Zellen zudem mit einer individuellen Kennung versehen. Im Fall einer nötigen Wartung erlaubt das dem per Mail automatisch informierten Servicetechniker eine schnelle Lokalisation der betreffenden Zellen vor Ort. Für den Störungsfall steht zusätzlich eine Fernwartung zur Verfügung. „Auf diese Weise lösen wir bei LS 70 bis 80% der Kundenanfragen sofort online, was die Handhabung deutlich erleichtert“, berichtet Sieve. „Und da auch unsere Kunden in den Energiesektor investieren, haben wir mit dem Batteriesystem zudem gleich eine Musteranlage vor Ort, um unsere Neukunden an die Technik heranzuführen.“
Kontakt: PEUS-Testing GmbH, 76571 Gaggenau, Tel. 07225 96363003, Fax 07225 96363333, info@peus-testing.de, www.peus-testing.de
