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Megawattklasse-Batteriespeicher

Megawattklasse-Batteriespeicher

Da die Energieerzeugung des Gebäudes zu bestimmten Zeiten über den Eigenbedarf hinausgeht, wird eine flexible interne Energiespeicherung in großer Dimension eingesetzt mit der Fähigkeit, weitere regenerative Energieerzeuger und -nutzer im Stadtteil zu integrieren. Der Smart Green Tower dient auf diese Weise als „Energiemanager“: Die Energieversorgung und -bereitstellung wird erstmals für Sektorenkoppelung (Strom-Wärme-eMobilität) möglich gemacht.

Im Projekt werden modernste Speichersysteme auf Basis von Lithium-Ionen-Technologie eingesetzt und ihr Betrieb durch das Energiemanagement-System von Siemens gesteuert. Die hochflexible und dynamische Ansteuerung der Zellen ist im Bereich der Speichertechnologie einzigartig und ermöglicht insbesondere in Kombination mit Erzeugung erneuerbarer Energien eine ideale Plattform zur Erforschung und Weiterentwicklung. Dies betrifft sowohl Aspekte der Optimierung von Energieverbrauch im Gebäude als auch die Entwicklung von smarten Stadtteilen.

 

Die Integration eines Lithium-Ionen-Speichers im Gebäude als Bindeglied zwischen dezentralen regenerativen Erzeugungsanlagen der Photovoltaik und dem Verteilnetz verbessert darüber hinaus die Integration regenerativer Energien in das Netz. Gleichzeitig wird ein optimierter Abgleich von Erzeugung und Verbrauch auf lokaler Ebene gewährleistet.

Gerade in Mittags- und Abendzeiten ist die Energienachfrage durch Verbraucher enorm. Die Bereitstellung der enormen Energienachfrage ist mit hohem Aufwand und hohen Kosten verbunden. Die Einspeisung der Energie des Smart Green Towers aus der eigenen Batterie glättet die Lastspitzen, wodurch das Netz entlastet und die Netzstabilität verbessert wird. Die direkte Anordnung im Gebäude und die räumliche Nähe des Lithium-Ionen-Speichers zu den dezentralen Erzeugungsanlagen ermöglicht hierdurch eine Ausgleichung des Netzes bereits am Einspeisepunkt.

Die Besonderheit hier liegt darin, dass alle Interaktionen im real time modus nicht nur überwacht, sondern im integrierten Living Lab direkt am Objekt ausgewertet und für die aktuelle Betriebsführung optimiert werden. Dies wird durch Zuschalten bzw. Abschalten von Batteriemodulen über dafür simulierte und entwickelte Betriebsführungs-Algorithmen erledigt. Alle Energieflüsse werden in einer zeitlich hochauflösenden Visualisierung abgebildet.

Im Gegensatz zur konventionellen Stromversorgung wird im Smart Green Tower der Batteriespeicher mit der Photovoltaik-Anlage über einen DC-Zwischenkreis gekoppelt. Darüber hinaus werden direkt an den DC-Zwischenkreis bestimmte Verbrauchergruppen wie zum Beispiel Heizung, Lüftung, Kühlung, Aufzüge und Beleuchtung angebunden. Der DC-Zwischenkreisverbund bietet den Vorteil, dass verschiedene Energiequellen und -senken mit unterschiedlichen Eigenschaften über einen gemeinsamen Netz-Wechselrichter überschüssige Energie in das Netz einspeisen bzw. aus diesem zur Netzstützung Energie beziehen können.

Auf einem Blick…

  • Eigenstromproduktion bis zu 400 kWp
  • Batteriespeicher in Megawattklasse
  • Einbindung der Energie in ein Smart Grid
  • Energie-Lastspitzen werden ausgeglichen
  • Stabilisierung und Entlastung des Versorgungsnetzes

DC vs. AC

Eine Innovation im Energieversorgungskonzept des Smart Green Towers ist die Koppelung mit Gleichstrom (DC)-Zwischenkreis.

Hintergrund:
Auf der Verbraucherseite nimmt die Anzahl an Gleichstromlasten stetig zu. Dennoch erfolgt die Übertragung und Verteilung der elektrischen Energie, bis auf wenige Ausnahmen, noch immer über Wechselstrom (AC). Im Falle einer vorwiegenden Versorgung durch ein AC-gekoppeltes Batteriesystem bedeutet dies, dass der erzeugte Gleichstrom des PV-Generators auf AC gewandelt und zur Speicherung in der Batterie allerdings gleichgerichtet wird. Im Bedarfsfall wird die Energie in Wechselstrom gewandelt und verteilt, um dann in vielen Geräten erneut gleichgerichtet zu werden – dieser Vorgang führt zu entsprechend hohen Wirkungsgradverlusten.

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