Hybrid-Stromspeicher Eine Woche Strom für 40 Häuser?

Windkraftanlagen sind hohen Belastungen ausgesetzt. Aus dem Betrieb, z.B. durch das Getriebe oder den Fliehkräften der Rotorblätter, aber auch durch das Wetter, z.B. bei kräftigem Wind und Sturmböen, sind die Stromerzeuger Vibrationen bzw. Schwingungen ausgesetzt. Hersteller beachten das bereits in der Entwicklung. <br />Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF verfolgt einen anderen Ansatz: Sie erzeugen mit Hilfe von Aktorik zusätzliche Kräfte und kompensieren so die in der Struktur vorhanden Schwingungen.

Die Windenergie spielt eine zentrale Rolle in der Energiewende. Doch erzeugen die Windanlagen auch dann Strom, wenn er nicht benötigt wird. In Braderup ist nun eine Hybrid-Batterie mit einer Gesamtkapazität von 3,4 MWh ans Netz gegangen. Sie liefert Strom auch bei Flaute - eine Woche lang für 40 Häuser.

Die Energiewende wandelt die Stromversorgung Deutschlands weg von einer eher zentralen Energieversorgung hin zu dezentralen Kraftwerken. Auf zahlreichen Dächern finden sich Photovoltaikanlagen, an den Küsten Norddeutschlands und auch in anderen windreichen Regionen reihen sich die Windkraftanlagen aneinander. Das Problem: Die Windräder produzieren auch dann Strom, wenn gar keiner benötigt wird. Die Energie muss zwischengespeichert werden, um zu einem späteren Zeitpunkt, z.B. zu Spitzenlastzeiten, wieder in das Stromnetz eingespeist zu werden.

Einer der europaweit größten Energiespeicher ist Mitte Juli im Schleswig-Holsteinischen Braderup ans Netz gegangen: Die Hybrid-Batterie mit 3,4 MWh Gesamtkapazität besteht aus einem Lithium-Ionen- und einem Vanadium-Redox-Flow-Speicher. Das Batteriesystem stammt von Bosch und speichert Strom aus dem 18-MW-Bürgerwindpark BWP Braderup-Tinnigstedt. Über ein rund zehn Kilometer langes Erdkabel ist der Hybrid-Speicher an das Stromnetz der Schleswig-Holstein Netz AG angebunden.

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Hybrid-Stromspeicher

Eine Woche Strom für 40 Häuser

Zwei Batterien für kurz und lang

Es hat einen Grund, wieso Braderup und Bosch auf ein Hybrid-Batteriesystem setzen: In der Gegend um Braderup weht der Wind unregelmäßig mal in starken Böen, mal schwächer, aber gleichmäßiger. Nun gilt es, die während der verschiedenen Windverhältnisse erzeugte Energie zu speichern. »Der Speicher ermöglicht die Windstromversorgung auch bei Flaute und ist damit ein wichtiger Beitrag zu einem nachhaltigen und zukunftsfähigen Energiesystem«, sagte Dr. Stefan Hartung, Geschäftsführer der Robert Bosch GmbH, zum Start.

Die Hybrid-Batterie nutzt die spezifischen Eigenschaften der Batterietypen für die Gegebenheiten: Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich durch eine hohe Lade- und Entladerate aus und können so den hohen Stromfluss bei starkem Wind bewältigen, während sich eine Redox-Flow-Batterie eher für ein gleichmäßiges Laden und Entladen eignet, sprich: für leichten, aber gleichmäßigen Wind.

Letzteres liegt am Aufbau des Redox-Flox-Speichers (Bild 1): Bei diesem chemischen Batterietyp wird die elektrische Energie in der Batteriezelle umgewandelt und in Form von zwei Elektrolyt-Lösungen gespeichert. In zwei von Pumpen angetriebenen Kreisläufen zirkulieren die Elektrolyte. Nur getrennt durch eine dünne Membran kommen die Lösungen in einer Batteriezelle miteinander in Verbindung. Durch die Membran hindurch können die Ionen von einer Seite zur anderen wandern: Beim Laden der Batterie wird eine der beiden Elektrolyt-Lösungen positiv, die andere negativ geladen; beim Entladen kehren die Ionen wieder in ihren ursprünglichen Elektrolyt zurück. Die Elektrolyte werden in getrennten Tanks gespeichert (Bild 2). Durch den Anbau weiterer Tanks für mehr Elektrolyt-Lösungen kann ein solcher Batterietyp erweitert werden. Bild 3 zeigt die Größenordnung des Batteriesystems.