Das Projekt Lemostore zielt auf eine maximale Lebensdauer der Batteriemodule und eine stabile Stromversorgung mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Projekt mit rund 1,7 Millionen Euro. Dabei verfolgt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den Ansatz: Mehrere kleine Batteriemodule, die auf verschiedenen Speichertechnologien basieren, werden flexibel kombiniert und effizient über einen netzfreundlichen Wechselrichter an das Stromnetz angebunden. „Lade- und Entladeleistung werden strategisch aufgeteilt, um die maximale Lebensdauer der Batteriemodule zu erreichen und zugleich die anwendungsspezifischen Anforderungen an das Stromnetz zu erfüllen“, erklärt Professor Marc Hiller, Mitglied der Institutsleitung am Elektrotechnischen Institut (ETI) des KIT.
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„Wir erarbeiten sozusagen einen modularen Baukasten, mit neuartigen Power Electronic Storage Blocks. So lassen sich Batteriemodule individuell kombinieren, was eine hohe Flexibilität ermöglicht“, erläutert Professor Marc Hiller vom KIT. Dazu nutzen die Forschenden einen sogenannten Modularen Multi-Level-Umrichter (MMC). Dieser Wechselrichter besteht aus zahlreichen leistungselektronischen Baugruppen.
Die in die MMC-Zellen integrierten Batteriemodule sind Kern der Forschungsarbeiten im Labor für Leistungselektronik und elektrische Maschinen der TH AB. Durch eine spezielle Verschaltung und Regelung kann das Umrichtersystem mit hoher Effizienz Gleich- in Wechselstrom wandeln und umgekehrt. Gleichzeitig lassen sich die gewünschte Leistungsaufnahme und -abgabe der einzelnen Batteriemodule präzise kontrollieren. So lassen sich auch gebrauchte Batteriemodule beispielsweise aus Elektrofahrzeugen einsetzen, ohne dass die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems reduziert werden muss.
Infrastruktur des Energy Lab 2.0
Die Wissenschaftler modellieren ein Gesamtsystem, um die optimale Energieverteilung in Echtzeit zu bestimmen. Im Rahmen des Projekts realisieren sie das Gesamtsystem als Demonstrator. Zur Erprobung nutzen sie die Infrastruktur, die zum Energy Lab 2.0 am KIT gehört. Mithilfe von Emulatoren lassen sich Wechselstromnetze bis ein Kilovolt und Gleichstromnetze bis 1,5 Kilovolt nachbilden. In der Testumgebung lässt sich so eine realistische Netzumgebung simulieren. Die Forscher können damit den Demonstrator in allen auftretenden Betriebszuständen testen und seine Funktionsweise validieren und verifizieren. (nhp)
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