Die Ziele sind gesteckt: Bis zum Jahr 2050 gilt es, die Energiewende zu schaffen und Energie hauptsächlich aus erneuerbaren Quellen wie Wind- und Wasserkraft, Sonnenenergie, Geothermie oder nachwachsenden Rohstoffen zu beziehen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist eine sparsame und effiziente Energienutzung. Da das Angebot an erneuerbaren Energien naturgemäß schwankt, spielen Speicher eine entscheidende Rolle, um Energie auch zeitversetzt abrufen zu können.
Zu den wünschenswerten Eigenschaften eines Batteriespeichers zählen ein hoher Wirkungsgrad, eine große Ausfallsicherheit und eine einfache Wartung, idealerweise kombiniert mit einem geringen Ressourcenverbrauch und niedrigen Kosten. Ein DBU-gefördertes Projekt hat gute Chancen, diese „Wunschliste“ zu erfüllen: Die Modulare Multilevel Batterie (M2B), entwickelt von der Smart Power GmbH, Feldkirchen, der Universität der Bundeswehr München, Neubiberg und der Hochschule Osnabrück.
Da Batterien üblicherweise Gleichstrom speichern, die Stromnetze jedoch mit Wechselspannungen arbeiten, ist zwischen Speicher und Netz ein Umrichter nötig. „Herkömmliche Batteriespeichersysteme liefern aus einer großen Hochvoltbatterie eine hohe Spannung, die von einem Wechselrichter gleichsam „zerhackt“ wird, sodass sie nach entsprechender Filterung einer Wechselspannung ähnelt“, erläutert Projektleiterin Johanna Jungbauer von Smart Power. Für diese hohe Spannung werden in einer herkömmlichen Batterie viele einzelne Zellen in Reihe geschaltet. Das Problem dabei: Die schwächste Zelle bestimmt die Stärke der gesamten Batterie. Fällt eine Zelle aus, muss die komplette Batterie ausgetauscht werden. Anders ist es bei der M2B. „In unserem System werden viele kleine Batteriemodule mit jeweils eigenen Leistungselektronikmodulen zusammengeschaltet“, so Jungbauer. „Eine parallele Verschaltung ergibt eine hohe Ausfallsicherheit, denn defekte Module können – anders als bei der Reihenschaltung – überbrückt und einfach ausgetauscht werden.“
Ein weiterer Vorteil ist, dass die verwendeten Module keineswegs gleich sein müssen, sondern es können Zellen unterschiedlicher Spannung, Chemie und Alterung verwendet werden. Dadurch ist auch der Einsatz sogenannter Second-Life-Zellen, beispielsweise aus der Elektromobilität, möglich. Zudem kann das System durch Module beliebiger Technologie erweitert oder auch stückweise, Modul für Modul, erneuert werden.
Für diese erfolgreiche Entwicklung war laut Jungbauer eine Voraussetzung mitentscheidend: „Ohne die Förderung durch die DBU hätten die beteiligten Hochschulen das Projekt nicht finanzieren können und auch für uns als Unternehmen wäre das Risiko zu hoch gewesen. Darüber hinaus war der zuständige Fachreferent sehr hilfreich und hat uns bei der Antragstellung unterstützt sowie kulant auf notwendige Änderungen im Projektablauf reagiert.“ Inzwischen ist aus dem Projekt heraus die M-BEE GmbH, Neubiberg, ausgegründet worden, um die Projektinhalte an den Markt zu bringen.
Mit Projekten aus dem Förderthema Energie wie dem M2B-Projekt unterstützt die DBU den Ausbau erneuerbarer Energien und engagiert sich dafür, die Energieeffizienz zu steigern und Energieeinsparmaßnahmen zu realisieren. Weitere Schwerpunkte sind die Optimierung des Gesamtenergiesystems und die Berücksichtigung der Umwelt- und Sozialverträglichkeit sowie Aspekte der Beteiligung und Akzeptanz.
Als Förderinstitution mit einem breiten Portfolio sind für die DBU darüber hinaus grundsätzlich alle umweltentlastenden, modellhaften Innovationen interessant.
Der Abschlussbericht zum M2B-Projekt (AZ 33032) als Download
