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Jul 8, 2023
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ClimateTech
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Batteriespeicher und ihre Technologien

Batteriespeicher sind unabhängige Systeme, die überschüssige Energie zur späteren Nutzung speichern. Der überschüssige Strom wird nicht in das öffentliche Netz zurückgespeist, sondern gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt. Es gibt verschiedene Arten von Batteriespeichersysteme auf dem Markt.

Technologie und Arten von Batteriespeichern

Batteriespeicher sind unabhängige Systeme, die überschüssige Energie zur späteren Nutzung speichern. Der überschüssige Strom wird nicht in das öffentliche Netz zurückgespeist, sondern gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt. Es gibt verschiedene Arten von Batteriespeichersystemen auf dem Markt. Die am weitesten verbreitete Technologie sind Lithium-Ionen-Batterien. Sie bieten Vorteile wie einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Energiedichte und eine relativ lange Lebensdauer auch bei intensiver Nutzung. Diese Technologie hat in den letzten Jahren bei Energiespeichersystemen für Haushalte an Popularität gewonnen und wird auch in anderen Anwendungen wie Elektrofahrzeugen und großen Batteriespeichersystemen für Industrie und Kraftwerke eingesetzt. Mit steigenden Produktionsmengen und kontinuierlichen technologischen Fortschritten sinken auch die Preise für diese Batterien.

Vereinfacht gesprochen bestehen Batteriespeichersysteme aus Lithiumbatterien, einem Batteriemanagementsystem, Elektronik zur Internet-Anbindung und für das Monitoring. Zudem wird ein Wechselrichter benötigt. Ähnlich wie bei der PV-Anlage wird der gespeicherte Strom bei Bedarf von Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und in das Hausnetz eingespeist. Insgesamt bieten sie perfekte Voraussetzungen, um überschüssige Energie zu speichern und später zu nutzen, um den Strombedarf zu decken. 

Potential und Nachhaltigkeit von Batteriespeichern

Im Gegensatz zu Solarmodulen, die eine sehr lange Lebensdauer zwischen 20-30 Jahren haben können, sind Batteriespeicher auf Grund chemischer Prozesse, die zu einer Alterung der Materialien führen können, auf 10-15 Jahren beschränkt. Dieser Alterungsprozess kann auch unabhängig von Lade- und Entladevorgängen stattfinden, was dazu führt, dass Batterien eine Art “Verfallsdatum” haben, das jedoch nicht genau vorausgesagt werden kann. Im Laufe der Zeit nimmt die Speicherkapazität auf Grund der Alterung ab, wobei die Abnahme am Anfang langsam, später aber schneller erfolgt. Wenn der Speicher zu groß oder zu klein dimensioniert ist, beeinträchtig dies die Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Systems. 

Fest steht, dass Batteriespeicher vor allem im Vergleich zur Verwendung von Benzin- oder Dieselbetriebenen Motoren nachhaltiger sind. Dennoch werden auf Grund der Verwendung von Materialien wie Lithium oder Kobalt immer wieder Fragen nach ihrer Umweltverträglichkeit aufgeworfen. Die Gewinnung dieser Materialien kann negative Umweltauswirkungen haben und soziale Missstände verursachen. Mit dem steigenden Bedarf an E-Autos und Heimspeichern werden strengere Gesetzgebungen, besseres Recycling und die Forschung an alternativen Rohstoffen dringend benötigt und auch teilweise schon umgesetzt. Es wird auch an der Reduzierung der benötigten Materialmengen von Lithium und Kobalt gearbeitet. Außerdem ist es wahrscheinlich, dass heute gekaufte Batteriespeicher am Ende ihrer Lebensdauer recycelt werden

Bidirektionales Laden als Innovationsfeld

Bidirektionales Laden (BDL) ist ein Konzept, das die Akkus von Elektrofahrzeugen als Energiespeicher für Haushalte und das Stromnetz nutzbar macht. Es ermöglicht nicht nur das Laden der Akkus von Elektrofahrzeugen, sondern auch die Abgabe von Strom aus den Akkus zurück ins Stromnetz. Diese Technologie kann zur Stabilisierung der Energieversorgung aus erneuerbaren Energiequellen beitragen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduzieren.

Es gibt drei Varianten des bidirektionalen Ladens: Vehicle-to-Load (V2L), Vehicle-to-Home (V2H) und Vehicle-to-Grid (V2G). V2L bezieht sich auf die Möglichkeit, elektrische Geräte über die Schuko-Steckdose des Elektrofahrzeugs aufzuladen. V2H bezieht sich darauf, dass das Elektrofahrzeug Energie ins Haus zurückgibt, um die schwankende Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen auszugleichen. V2G geht noch einen Schritt weiter und bezieht sich darauf, dass Elektrofahrzeuge Energie ins gesamte Netz einspeisen und so zur Stabilisierung der Energieversorgung beitragen.

Ein Beispiel für die Umsetzung des bidirektionalen Ladens ist das Projekt Bi-ClEVer von E.ON, bei dem der Akku eines Elektrofahrzeugs in Kombination mit einer Photovoltaikanlage als Stromspeicher genutzt wird. Das Projekt zeigt, dass durch intelligentes Laden und Entladen der Elektrofahrzeug-Akkus der Autarkiegrad von Solaranlagenbesitzern mehr als verdoppelt werden kann. Im Jahresdurchschnitt sind bis zu 51 Prozent Autarkiegrad möglich, während der Autarkiegrad der Pilotanwender sogar auf bis zu 59 Prozent erhöht werden kann, wenn ein zusätzlicher stationärer Batteriespeicher vorhanden ist. Ohne die Nutzung des Elektrofahrzeug-Akkus als Energiespeicher würde der Autarkiegrad durch die Erzeugung von Solarstrom bei rund einem Viertel liegen.

Die Technologie des bidirektionalen Ladens hat das Potenzial, zur Schlüsseltechnologie für die Energiewende und den Klimaschutz zu werden, da sie die Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz erleichtert und zur Reduzierung von CO2-Emissionen beitragen kann. Wenn bi-direktionales Laden richtig ausgerollt wird, können die Autobatterien flexibel ans Netz als virtuelles Kraftwerk dazu geschalten werden.

Das Unternehmen Esforin (“Energy Services for Industry”) unterstützt den flexiblen Handel im Strommarkt. Bedeutet: die Bereitschaft von Unternehmen wird genutzt, Strom genau dann zu verbrauchen, wenn es sich für das Stromnetz am besten eignet. 

Deutsche ClimateTechs im Batteriespeichermarkt

Instragrid

Instagrid hat sich auf tragbare Energie für Profis spezialisiert und die fortschrittlichste 230V-Batterie der Welt entwickelt. Diese bietet Power für den gesamten Arbeitstag und erhöht die Effizienz. Zudem sorgt sie für eine geräusch- und emissionsfreie Arbeitsumgebung und erhöht dadurch immens den Arbeitskomfort. Ihre Verwendung sorgt dafür, den Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) als Haupttreiber des globalen Klimawandels nachhaltig zu reduzieren und die schlimmsten Folgen zu vermeiden. Denn bislang erfolgt die Energieerzeugung auf Baustellen, in der Gastronomie oder bei Veranstaltungen häufig noch durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen in Generatoren. Die mobile Stromversorgung von Instagrid ermöglicht es, die Energiequelle selbst zu wählen. Das Aufladen des Instagrids-Stromsystems mit erneuerbaren Energien hat den größten positiven Einfluss auf die CO2-Bilanz. Auch unabhängig von der Energiequelle, die zum Laden verwendet wird, bietet Instragrid eine umweltfreundliche Option als ihre Diesel- oder benzinbetriebenen Pendants.  

STABL

STABL bietet Gewerbetreibenden Energiespeicher ohne Investitionen oder Risiken an. Diese können die Vorteile eines Batterspeichers nutzen, ohne hohe Investitionskosten oder komplizierte Garantiebedingungen. Das ClimateTech Start-up bietet ein Energiespeicher-Abo an, durch das Anschaffungskosten und Wartung entfällt, da sich STABL darum kümmert. Gleichzeitig setzt das Unternehmen auf Nachhaltigkeit, indem es gebrauchte Batterien aus Elektrofahrzeugen verwendet, um den Ressourcenverbrauch und die CO2-Emissionen zu senken. Im Vergleich zur Verwendung von neuen Batterien spart dies 70% der CO2-Emissionen ein. STABL ist eine Ausgründung der TU München, der Universität der Bundeswehr München und der Hochschule Osnabrück. Die Technologie dahinter ersetzt vereinfacht gesprochen den konventionellen Wechselrichter und optimiert das Batteriemanagement. Die Leistungselektronik sorgt für höhere Effizienz, eine sichere Batteriespannung, maximale Nutzung der Batteriekapazität und höchste Ausfallsicherheit. Mit STABL sind Gewerbebetriebe immer mit Strom versorgt, auch wenn der Netzbetreiber nicht in der Lage ist dies zu gewährleisten. 

SAX Power

SAX Power hat mit ihrer neuen IP einen starken Vorteil gegenüber dem aktuellen Branchenstandard. Sie sind schwarzstart-fähig und benötigen keinen Wechselrichter. Durch die intelligente, digitale Steuerung der Batteriezellen wird Gleichspannung direkt in Wechselspannung umgewandelt. Zudem sind sie besser stapelbar, was Platz spart und damit auch Megastorage Batterien möglich macht. Dank der speziellen SAX-Schaltung können die einzelnen Zellen unabhängig voneinander arbeiten und den Ladungszustand innerhalb eines Speichers ausgleichen oder bei einer nachträglichen Erweiterung optimal anpassen. Das Problem der ungleichmäßigen Ladung, das derzeit eine der häufigsten Ursachen für Fehler bei Batteriespeichern ist und zu verkürzter Lebensdauer führt, kann dadurch effektiv gelöst werden. 

TWAICE 

Das ClimateTech Start-up TWAICE ist ebenfalls sehr innovativ und macht sich für das große Ziel der Emissionsfreiheit stark. Es verfügt über eine große Expertise im Bereich maschinellem Lernen und Software. So bekommen ihre Kunden genaue Einblicke in den Batteriezustand über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Dank sogenannter prädiktiver Batterieanalytik können Kunden des Gesundheitszustand ihrer Batterien über die ganze Wertschöpfungskette hinweg verbessern und dadurch Kosten senken. Die Batterieanalytik-Software von TWAICE ermöglicht es Kunden tief in die Batterieanalyse einzusteigen und sich auf Optimierung der Leistung zu fokussieren. Die Vision des ClimateTech-Unternehmens ist es die führende Predictive Battery Analytics Platform für Unternehmen weltweit zu bauen und den Wandel zu einer sauberen und umweltfreundlichen, batteriebetriebenen Welt voranzutreiben. TWAICE ermöglicht es Unternehmen, datenbasierte Entscheidungen für ihre Batterien zu nutzen. 

Batteriespeicher ermöglichen die Speicherung von überschüssiger Energie, wobei Lithium-Ionen-Batterien die beliebteste Technologie sind. Bidirektionales Laden, das Elektrofahrzeuge als Energiespeicher für Haushalte und das Stromnetz nutzt, bietet die Möglichkeit, Energie nicht nur zu Laden, sondern auch ins Netz zurückzuspeisen. Diese Technologie trägt zur Stabilisierung der Energieversorgung bei erneuerbaren Quellen bei und kann einen bedeutenden Beitrag zur Reduzierung von CO2-Emissionen leisten. Mit ihrem Potential, eine Schlüsseltechnologie für die Zukunft zu sein, erleichtert sie die Integration erneuerbarer Energien und verringert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. 

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