08.12.2023 – Der Batteriespeicherhersteller SmartGrid aus den Niederlanden hat gemeinsam mit dem Automatisierungsanbieter Bachmann ein mobiles Speichersystem entwickelt, das nicht nur saubere Energie liefern, sondern auch das Netz unterstützen kann.
Ein SmartGrid-Batteriespeichersystem in einem 10-Fuß-Container: Ein vollständig geladenes SmartGrid-500-kWh- Batteriesystem kann genug sauberen Strom für 15 vollständige Ladezyklen eines kleinen Baggers liefern. Foto: Bachmann electronic GmbH
Sogenannte SmartGrids – also intelligente Stromnetze – sollen die Integration erneuerbarer Energien beschleunigen, indem umweltschädliche Stromerzeugungstechnologien wie Dieselgeneratoren durch innovative und leicht skalierbare Batteriespeichersysteme ersetzt werden. Der Automatisierungsanbieter und -Entwickler Bachmann ist an einem solchen Konzept für ein intelligentes Stromnetz auf Containerbasis beteiligt. Es hat kürzlich im Hafen von Arnheim seine Feuertaufe bestanden und wird nun weiterentwickelt.
Das in den Niederlanden ansässige Unternehmen SmartGrid wurde 2019 als Ableger des Batterieherstellers Super B Lithium Power gegründet und es fokussiert sich auf die Produktion von hochwertigen Lithiumbatterien. Das Konzept für Batteriespeichersysteme auf Containerbasis entstand im Rahmen eines Projekts zur Erhöhung der verfügbaren Netzleistung im Hafen von Arnheim durch eine Kombination aus Batterien, Wind- und Sonnenenergie. Die Herausforderung bestand darin, ein Energiesystem zu entwickeln, das in der Lage ist, das Netz zu stützen und zu stabilisieren.
Im Rahmen der Systemmodellierung arbeitete SmartGrid mit den Experten von Controllab zusammen, die SmartGrid die robuste Hardware und die offene Software-Plattform von Bachmann für SPS-Systeme vorstellten. Auf der Grundlage der im Rahmen des Arnheim-Hafenprojekts gesammelten Erfahrungen beschloss das Team von SmartGrid, das Konzept der mobilen Batteriespeichersysteme weiterzuentwickeln.
Mobiles System stützt das Netz
Besonders begeistert zeigte sich SmartGrid von den Bachmann-Netzmodulen wie dem Netzerfassungs- und Schutzmodul GMP 232. Es ermöglicht eine sichere, zuverlässige und schnelle Messung aller relevanten Größen elektrischer Drehstromnetze. Foto: Bachmann electronic GmbH
„Das Ziel war es, ein voll funktionsfähiges mobiles System zu liefern, das in der Lage ist, das Netz zu stützen und zu versorgen, und das für den Regel-Energiemarkt einsatzbereit ist“, erläutert Harry Roewen, CTO (Chief Technology Officer) von SmartGrid. „Außerdem musste alles auf kleinstem Raum untergebracht werden.“
Um dies zu erreichen, war eine Kombination verschiedener Technologien erforderlich, beispielsweise aus Wechselrichtersystemen und Batterien. Die Entwickler von SmartGrid mussten darüber hinaus sicherstellen, dass die Batterien durch die Steuerlogik über viele Jahre hinweg in gutem Zustand gehalten werden. „Der ordnungsgemäße Umgang mit den Batterien, also die Vermeidung von Überladung, Unterladung oder sogar Tiefentladung, ist keine triviale Angelegenheit. Dabei mussten viele verschiedene Parameter berücksichtigt werden“, so Harry Roewen.
Für die Netzunterstützung hat das Team von SmartGrid auf die Netzmess- und Schutzmodule von Bachmann zurückgegriffen. Zum Einsatz kamen dabei das Netzerfassungs- und Schutzmodul GMP 232 und sein kleiner Bruder, das Netzerfassungsmodul GM260. Das GMP 232 ermöglicht eine sichere, zuverlässige und schnelle Messung aller relevanten Größen elektrischer Drehstromnetze. Darüber hinaus stehen zahlreiche Überwachungsfunktionen für den Schutz von Erzeugungseinheiten und Netz zur Verfügung. Zur hochpräzisen Erfassung von bis zu 24 Messkanälen während Alarm-/Schutzereignissen ist das Modul zudem mit einem integrierten Echtzeitdatenrekorder ausgestattet. Fehlerereignisse werden laufend protokolliert und mit einem hochauflösenden Zeiteintrag dauerhaft abgelegt. Das Netzerfassungsmodul GM260 misst hingegen nur die anliegenden Größen.
„Besonders zufrieden sind wir mit den von den Netzmodulen gebotenen hochgenauen Messungen. Es ist wichtig, genau zu wissen, was in das System eingespeist wird und was wieder abgegeben wird – das garantieren wir unseren Kunden“, so Michel Bodegraven, Sales Operations Lead von SmartGrid. Zum Einsatz kam auch das Prozessormodul MC212, das unter anderem mit einem 1,3-GHz-DualCore-Prozessor, 2 GB DDR4, zwei Eth100/1000-Anschlüssen sowie je einem RS232- und einem RS232/422/485-Anschluss sowie einem USB-3.0-Anschluss ausgerüstet ist. Zudem waren außerdem Ein- und Ausgabemodule wie das DI232 und das DO232 von Bachmann an dem Steuerungssystem beteiligt. Das Netzteilmodul NT255 mit seinen primären Designschwerpunkten Lebensdauer und Robustheit bietet im Vergleich zu anderen Branchenlösungen bis zu 80 Prozent längere Pufferzeiten bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen und großzügige Leistungsreserven (55 W Spitzenleistung) für temporäre Überlasten.
Eine entscheidende Phase des Projekts war die Entwicklung einer intuitiven und benutzerfreundlichen grafischen Benutzeroberfläche, die eine unkomplizierte Einrichtung und Steuerung des Systems ermöglicht. Insbesondere stellte die Kombination aller erforderlichen Funktionalitäten eine große Herausforderung für das Projektteam dar, so die Projektbeteiligten.
Kompakt, leistungsstark und langlebig präsentiert sich die Bachmann-Steuerung im Schaltschrank. Foto: Bachmann electronic GmbH
Intelligentes und flexibles Batteriespeichersystem
Das Ergebnis der intensiven Entwicklungsarbeit ist ein intelligentes und flexibles Batteriespeichersystem auf Containerbasis, das in 10- oder 20-Fuß-Containern Platz findet. Das modulare System ermöglicht die flexible Ergänzung von Wechselrichtern und Batterien: Von wenigen Kilowattstunden bis zu mehreren Megawattstunden. Die SmartGrid-Batteriespeichersysteme wurden dabei nach den höchsten Sicherheitsstandards konzipiert und bieten eine robuste und zuverlässige Alternative mit sauberer Energie. Dies macht sie zu einer geeigneten Lösung für viele Branchen, in denen Emissionsfreiheit angestrebt wird – beispielsweise auf Baustellen oder bei Veranstaltungen im Freien. SmartGrid-Produkte sind darüber hinaus dazu geeignet, die Stabilität des vorhandenen Netzes zu unterstützen. (jr)