„Wir müssen mit der Spannung hoch!“ Auf diese einfache Formel bringt Martin Kiel, Professor für Regenerative Energien und Grundlagen der Elektrotechnik an der Fachhochschule Dortmund, den im Forschungsprojekt KV BATT verfolgten Ansatz zur Effizienzsteigerung von Batteriespeichersystemen. Die dahinterstehende Überlegung: Insbesondere in großen Systemen sind so viele Batteriezellen miteinander verschaltet, dass die heute üblichen Spannungen um 1000 Volt bei weitem zu niedrig sind. Denn entsprechend der physikalischen Formel „Leistung geteilt durch Spannung gleich Stromstärke“ (P/U=I) entstehen in großen Batteriemodulen sehr hohe Ströme, was wiederum hohe Widerstände und damit Effizienzverluste verursacht. Höhere Spannungen hingegen führen bei gleicher Leistung zu niedrigeren Strömen und damit geringeren Widerständen.
In dem Projekt wird deshalb daran gearbeitet, die Spannung in einem Batteriespeichersystem „um den Faktor 10, vielleicht auch um den Faktor 20 zu erhöhe“, wie es in einer Mitteilung der FH Dortmund heißt. In den vergangenen zwei Jahren wurden hierzu von der Forschungsgruppe nicht nur Berechnungen angestellt, sondern auch eine modulare Batteriespeicher-Baugruppe entwickelt und im Hochspannungslabor unter verschiedenen Umweltbedingungen erfolgreich getestet. Nun folgt die Erprobung in der Praxis: In der sauerländischen Gemeinde Ense entsteht in Kooperation mit den örtlichen Stadtwerken Ense Werke sowie den Firmen AEG Power Solutions und Weissgerber Engineering ein Reallbor mit zwei Batteriespeichern. Einer wird mit konventionellen 1000, der andere mit 10.000 bis 20.000 Volt Spannung arbeiten. „Wir werden dann nicht nur geringere Verluste sehen, sondern können unter realen Bedingungen prüfen, wie sich die Hochspannung auf die Lebensdauer der Batterien auswirkt und wie wir mit einem guten Batterie-Monitoring das Gleichgewicht der einzelnen Batteriezellen verbessern können“, sagt Martin Kiel.
Vorteile sieht die Forschungsgruppe dabei nicht allein in der direkten Vermeidung von Widerstands-Verlusten. Da bei geringeren Widerständen auch weniger Wärme entsteht, reduziert sich der Kühlungsbedarf und damit der interne Energieverbrauch des Systems. Die im Projekt entwickelte Baugruppe benötigt deshalb keine aktive Kühlung und ist auch deutlich kompakter als herkömmliche Systeme. Außerdem ermöglicht sie den Angaben zufolge „einen nahezu wartungsfreien Betrieb“. Parallel zum Reallabor, heißt es weiter, laufe das europäische Patentverfahren. Die Forschungsgruppe sei „zuversichtlich, mit ihrem Ansatz eine kleine Revolution in den Batteriespeicheranlagen einzuläuten“.
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Ist ja nett, dass Ihr mal eine „physikalische“ (ich würde eher sagen elektrotechnische) Formel zitiert. Wenn Ihr das nur beim darauf folgenden auch getan hättet! Dann hättet Ihr Euch vielleicht den peinlichen Fehler erspart: Der Widerstand wird nicht größer, wenn der Strom größer wird, nur der Spannungsabfall und damit der Leistungsverlust. Die Formeln dazu lauten: U=R*I und P=U*I=R*I².
😉 Du kommunzierst hier mit Jounalisten und nicht mit Technikern
Tolle Sache, ich hatte auch schon diesen Gedanken. Es ist ja Unsinn, wenn man einen Großbatteriespeicher am Hochspannungsnetz baut, dann muss man erstmal mit einem Hochspannungstrafo von 100 kV auf 30 kV Mittelspannung runtertransformieren. Dann mit einem Mittelspannungstrafo von 30 kV auf 1 kV runter. Und dann erst kommt der Wechselrichter und dahinter die Batterie. Wenn man es schaffen könnte, einen Mittelspannungs-Wechselrichter, der mit AC-Spannung von 20 oder 30 kV arbeitet, zu bauen, dann wäre schon viel gewonnen. Dann könnte sich jeder Großbatteriespeicher einen Haufen Mittelspannungstrafos sparen.
Elektrolokomotiven mit einigen Megawatt Leistung fahren seit Jahrzehnten mit Drehstrom den sie aus dem einphasigen Bahnstromnetz (15kV 16,7 Hz) beziehen. Und beim Bremsen passend rückspeisen können sie auch. Einige E-Autos erreichen schon 1 MW oder mehr.
Habe bislang angenommen dass Batteriespeicher im MWh-MW-Bereich ebenfalls so in Serie geschaltet sind dass sie ganz selbstverständlich im Bereich Kilovolt und Kiloampere arbeiten um Megawatt bereitstellen zu können, und das stundenlang.