Wie die standardisierte Batteriespeicher-Fertigung für den Gewerbemarkt Kosten senkt

pv magazine: Sie eröffnen eine neue Fabrik für Speicher-Container. Wieso?

Franz-Josef Feilmeier (Foto): Wir haben gesehen, dass wir bei den großen Container-Speichern ab der 400 oder 500 Kilowatt-Klasse flexible Lösungen brauchen und dass wir mit den in Asien vorgefertigten Containern die Bedürfnisse hier auf dem Markt nicht erfüllen können. Gleichzeitig haben wir in Forschungsprojekten Erfahrungen gesammelt, welche Technologien wir nutzen können und welche Vorteile zum Beispiel Elektrofahrzeug-Batterien bieten, wenn man deren besondere Eigenschaften auch wirklich nutzt. Es ist zum Beispiel sinnvoll, die Kühlung direkt an den Zellen zu nutzen und die Systeme so kompakt zu bauen, wie diese Batterien es zulassen. Auch das hohe IP-Rating kann man gut nutzen. Für uns stellte sich am Ende nur noch die Frage, ob wir nach unserem Konzept von einem Auftragsfertiger produzieren lassen oder ob wir den Schritt gehen und selber einen Fertigungsstandort aufbauen.

Was ist denn derzeit auf dem Markt üblich – beziehen die Projektentwickler für Speicher in dieser Größe, wie man sie zum Einsatz in Gewerbebetrieben benötigt, in der Regel fertige Container oder bauen sie diese selber?

Wir haben es versucht, die Container aus Asien in Projekten einzusetzen. Wir hatten einen 20-Fuß-Container der 500 Kilowattstunden-Klasse und einen 40 Fuß-Container mit zwei Megawattstunden Speicherkapazität. Das sind BYD-Produkte, die anderswo auf der Welt erfolgreich im Einsatz sind. Dann sind aber letztes Jahr die Mittelspannungszertifikate für die eingebauten Zentralwechselrichter ausgelaufen. Wir hätten jetzt sowieso was Neues machen müssen. Entweder hätten wir auf eine aufwendige neue Zertifizierung hinarbeiten müssen, oder wir konnten eben unsere eigenentwickelten Lösungen in ein neues Produkt gießen. Letztlich finden die asiatischen Container-Speicher, die es fertig zu kaufen gibt, in Mitteleuropa kaum in den Markt. Die Lösungen passen nur selten, weil es wenig Gestaltungsspielraum bei der Konfiguration von Kilowatt und Kilowattstunden, beziehungsweise der C-Rate gibt, und weil sie oft zu laut sind und es offene Ersatzteil-, Service- und Brandschutz-Themen gibt. Für uns war vor allem die Modularität, für die wir uns jetzt entschieden haben, ein wichtiger Treiber.

Wie machen das andere europäische Unternehmen derzeit auf dem Markt? Machen diese vor allem Einzelfertigungen?

Häufig wird vor Ort ein Gebäude oder ein Container aufgebaut. Auf der Baustelle werden dann die Batterien und Wechselrichter eingebaut. Dann erst wird das Speichersystem erstmals in Betrieb genommen und getestet. Das ist also mehr Projekt als Produkt. Man benötigt dafür entsprechend Baustellenpersonal und hat höhere Realisierungszeiten. Das wollten wir neu denken. Mit der neuen Fertigung müssen wir jetzt nur entsprechend die Logistik im Griff haben. Das geht übrigens nur, weil wir mobile Batterien einsetzen. Dadurch kann ich sie eingebaut und verkabelt im System transportieren. Sonst kommen Batterien separat verpackt und Arbeiter schrauben zwei drei Wochen lang nur die Batterien rein, bevor das System hochgefahren wird.

Sie haben nun eine Fabrik dafür. Aber Sie dürften ja noch keine riesengroßen Stückzahlen haben. Wo wird es am Ende günstiger?

Wir haben die gute Ausgangsposition, dass unsere Fahrzeugpartner, für die wir Ersatzteilspeicher oder Peak-Shaver für Auto- und Stapler-Ladeparks bauen, eine Grundauslastung sicherstellen. Und dank unserer Komponentenlieferanten können wir bis zu einem gewissen Grad ohne Projektzuordnung vorfertigen. Beim Industrial-Speicher war für uns der Blick von der Gesamtkosten-Ebene her entscheidend: Als Hersteller müssen sie skalieren können. Und sie müssen ja auch sicherstellen, dass Ersatzteile und auf das System geschultes Servicepersonal langjährig verfügbar sind. Da ist ein Produkt-Ansatz mit nachvollziehbaren Fertigungsprozessen, vollständiger Dokumentation und hoher Standardisierung tragfähiger und qualitätsstabiler als ein individueller Projektansatz auf der Baustelle mit wechselnden Arbeitstrupps. Die fertigen Speicher werden im Werk getestet und anschluss- und einschaltfertig ausgeliefert. Im Blick auf die direkten Kosten sind Logistik-, Verpackungs- und Reisekosten geringer und die Kapitalbindung bei etwa halbierter Projekt-Realisierungszeit natürlich entsprechend kürzer.

Wie muss man sich die Fabrik vorstellen? Vermutlich schrauben ja keine Roboter am Fließband, oder?

Da haben Sie recht – weder Roboter noch Fließbänder drehen sich dort. Wir haben flexible Arbeitsplätze für die verschiedenen Konfigurationen eingerichtet, an denen die Container oder Mobilstationen dann bearbeitet werden. Am Ende können sie am Testplatz angeschlossen und getestet werden und zusammen mit dem Kunden eine Fabrikabnahme durchgeführt werden.

Welche Vorteile hat es, dass Sie jetzt die Batterien aus der Elektromobilität von BMW nutzen?

Wir sparen auch dadurch Baustellenkosten, dass wir durch die mobilen Batterien sehr viel Leistung und Kapazität auf sehr wenig Raum installieren können. Wir sind jetzt bei 700 Kilowatt im 10-Fuß-Container wo wir vorher bei 500 Kilowatt im 20 Fuß-Container waren. Man spart Fundamentierungs- und Kabelkosten. Auch die Betriebskosten liegen bei diesen Batterien niedriger, da der Energieaufwand für die Kühlung niedriger ist. Wir haben keinerlei Luftkühlung mehr für den Container. Wir schaufeln also nicht mehr tausende Kubikmeter an Luft durch damit irgendwo am Ende der Strecke die Zellen etwas davon abbekommen. Stattdessen haben die Batterien eine Kühlmittelkühlung. Das macht den Container nicht zuletzt auch leiser. Die Zertifikatslage und der Brandschutz sind bei diesen mobilen Batterien auch viel besser. Wir haben am Markt Projekte gesehen, die Schwierigkeiten hatten, in Betrieb genommen zu werden, weil das Landratsamt noch Fragen zu Brandschutz hatte und Dokumente gefehlt haben. Das kann bei weltweit zugelassenen Autobatterien, die ja auch mal eng in Parkhäusern zusammenstehen können, nicht passieren.

Wir hatten in der Vergangenheit immer wieder die Diskussion inwieweit E-Mobility-Batterien für stationäre Anwendungen überhaupt geeignet sind. Im Elektroauto sind sie ja einerseits dafür ausgelegt, eine hohe Leistung bezogen auf die Kapazität, also eine hohe C-Rate zu ermöglichen. Andererseits benötigt man dort nicht so eine hohe Zyklenlebensdauer. Wie gehen Sie damit um?

Wir sehen klassische Plug-in-Hybrid-Batterien weniger im stationären Bereich. Da ist es in der Tat so, dass kleine Batterien auf eine sehr hohe Leistung und C-Raten von vielleicht 10 optimiert sind. Aber solche Batterien aus der vollelektrischen Elektromobilität, die für einen Einsatz bei 2C optimiert sind, sind dann schon sehr nahe an dem, was wir vor allem bei den derzeit stark gefragten Leistungsanwendungen im stationären Bereich brauchen. Dann bleibt die Frage nach der Lebensdauer. Die Lebensdauer wird von Autoherstellern meistens sehr konservativ angegeben, im Betrieb zeigen sich aber häufig deutlich bessere Werte. BMW hat nun detaillierte Erfahrungen aus 7 Jahren des i3 und jetzt auch die Garantien entsprechend nachjustiert. So bekommen mittlerweile Zyklen-Lebensdauer-Garantien über 10 Jahre oder 5000 Zyklen.

Sind sie nicht over-engineered und dadurch zu teuer?

Wir sind an einem Punkt mit BMW gestartet, wo wir gesagt haben, die Kostenseite ist interessant, aber es ist natürlich teurer als mit anderen Batterien. Dann haben wir größere Volumen dahinter gelegt, und Siemens kam mit Kaco noch dazu, die auch auf dieses Konzept setzen. In der größeren Stückzahl und auf Basis einer Gesamtkostenbetrachtung sind diese Batterien jetzt sogar günstiger als die Alternativen, die wir davor hatten.

Sie haben gerade Siemens erwähnt. Ist das Unternehmen beteiligt?

Wenn man wie Siemens durch die Übernahme von Kaco einen guten Batteriewechselrichter hat, benötigt man Absatzkanäle. Das geht nicht über den Großhandel. Damit man am Markt erfolgreich ist, muss man einmal durch die Tür eines Systemintegrators. Der Engpass liegt im Moment auf der Integratorenseite, von denen sich im Industriesektor derzeit nur eine Handvoll im hochwertigen Segment etabliert hat. Daher unterstützt uns Siemens bei den Entwicklungskosten, ist aber unternehmerisch nicht beteiligt. Wir bauen jetzt Anlagen mit Kaco-Wechselrichtern auch an den Standorten unserer Partner. Es wird dann auch Siemens gebrandete Container über deren Vertriebswege geben. Wir setzen außer dem Kaco-Wechselrichter aber auch wie gehabt den Refu-Wechselrichter ein, je nachdem, welcher besser in das Projekt passt.

Wie sehen Sie den Einsatz von Second-Life-Batterien?

Wir haben dieses Wissen, weil wir über Kunden- und Forschungsprojekte Erfahrungen mit Second-Life-Batterien gesammelt haben. Jetzt fehlen dem Markt aber die Batterien, als dass man damit entsprechende Projekte machen könnte. Allerdings haben Fahrzeughersteller durch die Ersatzteilvorhaltung bereits große Mengen an Fahrzeugbatterien verfügbar, die vorübergehend auch in stationären Anwendungen eingesetzt werden können. Und in einigen Jahren werden dann auch große Mengen an gebrauchten Antriebsbatterien unterschiedlicher Alterung und Zyklenzahl, mechanischer Bauweise, Spannungslage und BMS-Strategie verfügbar sein. Dafür braucht es dann ebensolche flexiblen Integrationsansätze, die solche unterschiedliche Batterien einsetzbar macht.

Sehen Sie es nach wie vor einen Vorteil für die Nachhaltigkeit im Batteriesektor, wenn man die Second-Life-Batterien nutzt?

Ja, wir haben bereits gesehen, dass Antriebsbatterien aus Fahrzeugen weggeschmissen wurden, weil es zu wenige gleichmäßige gab und die Integration zu Speichersystemen zu teuer gewesen wäre. Es gab keine Möglichkeit, sie zu integrieren, ohne das System jedes Mal auf die Batterie anzupassen, die man gerade bekommt. Das ist nicht besonders nachhaltig. Unsere Aufgabe als Systemintegrator ist daher, das System so flexibel und dennoch standardisiert zu halten, dass egal welche Batterie reinkommt, ich damit arbeiten kann. Zum Beispiel machen wir das bei unserem Projekt mit Renault. Dort bauen wir Ersatzteilspeicher im Multi-Megawatt-Maßstab. Wir starten jetzt mit der 40-Kilowatstunden-Zoe Batterie, mit der wir die Erstbestückung der Ersatzteillager-Speicher machen. Wenn die dann in den Ersatzteileinsatz kommt und dafür eine Kangoo-Batterie oder irgendeine Second Life Batterie nachkommt, können wir damit den Speicher genauso weiter betreiben, sowohl mechanisch als auch elektrisch. Übrigens suchen wir aktuell Industriestandorte, an denen diese Speicher aufgestellt werden können. Bei ausreichend großem Netzanschluss können diese Großspeicher günstig bis kostenlos genutzt werden.

Jetzt müssen wir ja noch aus aktuellem Anlass über das Corona-Virus sprechen. Wird weiter installiert, solange das nicht verboten wird, oder legen jetzt nicht alle potenziellen Kunden erst einmal alles auf Eis?

Wir wissen das natürlich auch nicht genau. Auch nicht, was passiert, wenn der Mann Installateur und die Frau Krankenpflegerin ist und die Kinder jetzt zuhause sind. Wenn wir uns über die derzeitige Krise und Nachrichtenlage hinweg denken, sehe ich durchaus auch positive Effekte für Energiewende und Speicher. Jetzt wo die Sonne im aufkommenden Frühling wieder mehr scheint und die Leute über mehrere Wochen zu Hause sind und nichts machen können, schauen sie vielleicht auch mal aufs Dach und auf die Stromrechnung und überlegen sich, ob sie dort etwas machen können. Wir sehen schon jetzt deutlich steigende Online-Zugriffe. Im Gewerbe- und Industriebereich war es bisher so, dass die Unternehmen bei der hohen Auslastung oft schlichtweg keine Zeit hatten, sich mit Energiethemen zu befassen. Vielleicht nehmen sich jetzt mehr die Zeit dazu und durchleuchten das Unternehmen auf langfristiges Kosteneinsparpotenzial. Auch wir wollen uns in dieser ruhigeren Zeit nun intensiver mit der durchgängigen Digitalisierung aller Prozesse und der Optimierung zum Beispiel unseres Fuhrparks und Ladestationsmanagements beschäftigen. Ich glaube auch, dass vieles, was an Förderungen in Folge der Krise ausgeschüttet werden wird, in Richtung Energiewende, Elektromobilität oder Infrastruktur gehen wird.