Blaupause für künftige Energieprojekte - Innovatives Technologieprojekt: Photovoltaikanlage mit Speicherbatterie und Elektrotankstelle

Stefan Roßkopf ging es zu langsam. Seit Jahren will die Bundesregierung die Elektromobilität flottmachen, und dennoch fahren auf Deutschlands Straßen bisher erst relativ wenig Elektroautos. „Während China mehr als eine Milliarde Euro in den Sektor pumpt, drohen Politik und Industrie hierzulande das Thema zu verschlafen“, moniert der Geschäftsführer des Automationsspezialisten teamtechnik aus Freiberg am Neckar. Voriges Jahr fasste Roßkopf daher einen Entschluss: teamtechnik wird mit einem eigenen E-Mobility-Projekt ein Zeichen setzen. Der ehrgeizige Schwabe nahm 300000 Euro in die Hand und ließ am Hauptsitz eine neue Photovoltaikanlage mit Speicherbatterie und Elektrotankstelle errichten. Seit April versorgen zwei energieautarke Ladestellen nun die kleine Elektro-Smart-Flotte des württembergischen Mittelständlers, überschüssiger Strom fließt in dessen Produktion oder ins öffentliche Stromnetz.
„Unternehmen mit hoher Technologiekompetenz wie wir müssen die Umsetzung der Energiewende vorantreiben“, sagt Roßkopf. Wobei der Klimaschutz nicht der einzige Antrieb für das Vorhaben war. teamtechnik baut Montage- und Prüfanlagen unter anderem für die Auto- und die Photovoltaikindustrie und gilt als Spezialist für Fertigungs­equipment für den Antriebsstrang moderner Hybrid- und Elektrofahrzeuge sowie die kosteneffiziente Herstellung von Solarmodulen. Mit dem neuen Projekt kann das Unternehmen seine Innovationsstärke auch in der Verbindung von Elektromobilität mit Photovoltaik demonstrieren. Zwar amortisiert sich das neue Ener­giesystem unter heutigen Bedingungen erst nach mehr als zehn Jahren. Trotzdem könnte die Eigenstromlösung als Blaupause für künftige Energieprojekte dienen.

Sprit aus dem Speicher

Der Erfolg der Energiewende ist an zwei Bedingungen geknüpft: Solar- und Windstrom stehen witterungsbedingt nur unregelmäßig zur Verfügung. Für mehr Ökostrom müssen daher die Stromnetze ausgebaut und Speicher installiert werden, die ihn kalkulierbar und wettbewerbsfähig machen. Die E-Mobility könnte der Energiewende zusätzlichen Schub verleihen. Indem Elektroautos überschüssigen Ökostrom tanken und ihn bei Bedarf wieder abgeben, gleichen sie wie Speicher Erzeugungsschwankungen aus und werden somit zu einem wichtigen Bestandteil des intelligenten Stromnetzes. Bisher ist das „Smart Grid“ erst im Entstehen. Schlüsselkomponenten wie Akkus oder Kommunikationstechnologien werden derzeit auf vielen Ebenen noch weiterentwickelt. Das innovative Projekt zeigt aber, dass das Zusammenspiel von Erneuerbarer Energie, Speicher und Elektroautos grundsätzlich gut funktioniert.

Solarstrom für bis zu 15 Fahrzeuge

Die Ausgangsfrage bei dem Unternehmen war, wie eine Ladestelle für den Elektro-Fuhrpark ohne Stromlieferungen von außerhalb realisiert werden kann. 10 bis 15 Elektroautos werden die Elektroladestellen regelmäßig ansteuern, zudem private Elektrofahrzeuge von Mitarbeitern. Fest stand: Als Zulieferer der Photovoltaikindustrie wird teamtechnik auf Solarstrom als Treibstoff für seine Elektroflotte setzen. Deshalb installierten die Schwaben auf einer ihrer Produktionshallen 347 multikristalline Module mit 86,75 kWp (Kilowatt Peak) Gesamtleistung. Doch wie würde sich sicherstellen lassen, dass auch bei Bewölkung oder nachts geladen werden kann, wenn das Solarkraftwerk keinen Strom liefert? Gildemeister energy solution, die Sparte Energielösungen des Bielefelder Maschinenbauers, nahm die Projektplanung in seine Hand und lieferte mit der Vanadium-Redow-Flow-Batterie „CellCube FB 20-100“ die Lösung. Der Hochleistungsakku ist in etwa so groß wie ein Baucontainer, verfügt über eine Leis­tung von 20 kW und kann 100 kWh Solarstrom speichern – mehr als zehn Mal so viel wie ein Heimspeicher für einen Privathaushalt.
„Photovoltaikanlage und Batterie sind bei teamtechnik so konzipiert, dass durchgehend Energie zur Verfügung steht – selbst wenn mehrere Tage hintereinander die Sonneneinstrahlung nur gering ist“, erklärt Stefan Schauss, Technischer Vertrieb für Speicherlösungen von Gildemeis­ter ener­gy solutions. Ein in den CellCube integriertes Energiemanagementsys­tem verteilt die Solarenergie vom Hallendach nach definierten Prioritäten. Zuerst werden die beiden Ladesäulen mit je 52kW maximaler Ladeleistung bedient. Sind sie geladen, wird der CellCube gefüllt. Das geht bei 100kWh Kapazität innerhalb von fünf Stunden. Ist auch der Speicher voll, treibt der Solarstrom die Anlagen im teamtechnik-Werk an. An produktionsfreien Tagen fließen die Überschüsse ins öffentliche Stromnetz und werden vom regionalen Ener­gieversorger gemäß dem Er­neuerbare-Ener­gien-Gesetz vergütet. Wenn die Photovoltaikanlage keinen Strom produziert, stellt der CellCube gespeicherten Solarstrom bereit. Können weder die Solarmodule noch der Speicher Energie liefern, muss das öffentliche Netz zum Laden angezapft werden. „Dieser Fall ist bei der Dimensionierung von Photovoltaikanlage und Batterie aber unwahrscheinlich“, sagt Schauss.

Große Energiemengen günstig speichern

Dass teamtechnik für sein Projekt auf die Redox-Flow-Technologie zurückgreift, hat einen Grund: Flussbatterien können große Energiemengen vergleichsweise günstig speichern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bleiakkus oder Lithium-Ionen-Batterien sind Speicher und Stromproduktion beim CellCube getrennt. Die elektrische Energie wird in Flüssigkeiten in zwei unabhängigen Tanks aufbewahrt, die der benötigten Kapazität angepasst werden können und sich relativ preiswert herstellen lassen. Erst beim Laden oder Entladen fließen die Elektrolyte langsam durch die Zellen, die dann Strom liefern oder ihn in Form von Ionenlösungen speichern. Zudem bieten Redox-Flow-Batterien den Vorteil, dass sie problemlos tiefentladen werden können und sich selbst im Ruhezustand nur minimal entladen – beides sind bei herkömmlichen Batterien oft entscheidende Nachteile. „Die Elektrolyte nutzen sich nicht ab und können nach der Nutzungszeit weiterverarbeitet werden“, erklärt Schauss. Gildemeister gibt die Lebensdauer des CellCube mit 20 Jahren an.
Da die Batterie vom Hersteller schlüsselfertig angeliefert wird, muss sie lediglich an den Wechselrichter der Photovoltaikanlage angeschlossen sowie mit den Ladestationen und dem öffentlichen Netz verbunden werden. Bei teamtechnik hat die Firma B&W Energy aus Heiden im Müns­terland die Solarmodule und den CellCube installiert. „Das war relativ einfach“, sagt der B&W-Projektleiter Andre Krause. Gildemeister energy solutions habe bereits sämtliche Vorarbeiten erledigt: vom Aufstellen, über das Befüllen bis zum Beladen der Batterie. „Wir haben dann die Leistungsberechnung und die Dimensionierung der Kabel übernommen.“ Zudem hat sich B&W um den Netzanschluss gekümmert. „Das war aber kein große Sache; die Netzgesellschaf hatte keine besonderen Anforderungen“, erklärt Thomas Spirres, der bei B&W für das Netzanschlussmanagement verantwortlich ist.
Die reibungslose Projektrealisierung und der erste Eindruck des Energiesys­tems nach einigen Wochen Betriebszeit haben auch teamtechnik-Chef Stefan Roß­kopf überzeugt. „Wir werden die Sache hier noch einige Monate beobachten und CellCube dann gegebenenfalls erweitern.“

Autor: Sascha Rentzing, freier Journalist

Bilder: Solar Promotion GmbH
http://de.cellcube.com
www.teamtechnik.com