Energy Storage
Systems

Die innovativen Energiespeicher.

Wie praktisch wäre es, könnte man ungenutzten Strom einfach aufbewahren, bis man ihn braucht? Wenn man auch dann Strom vom Dach holen kann, wenn die Sonne gerade nicht scheint und das Elektroauto von sich aus nur den günstigen Strom tankt. Wenn man seinen eigenen Energievorrat hat, um Stromspitzen zu kappen. Good news: Diese Evolution ist nicht nur auf dem Weg, sie ist schon angekommen. Die Energy Storage Systeme nehmen Kurs auf die Energiewende. Mithilfe der ausgeklügelten Technik lassen sich Leistungsspitzen vermeiden und es wird verhindert, dass alle Maschinen gleichzeitig ans selbe Netz gehen. Das Beste: Das Herz unserer ESS stammt aus Elektroautos.

Intelligente Stromspeicher mit Lithium-Technologie.

Für alle, die sich den Kopf über Ihre Energiekosten zerbrechen, haben wir die Lösung: Es gibt ein System, das Stromspitzen umgeht. Klingt nach Magie, ist aber hoch intelligente Technik. Wir haben ein Energy Storage System auf Basis von Pufferbatterien mit passenden Konvertern entwickelt. Je nach Anwendungsgebiet kann ein vollautomatischer Betrieb stattfinden oder die zusätzliche Energie aus dem Stromspeicher wird zum Beispiel durch Startbefehle von Maschinen freigesetzt. Die Größe variiert zwischen 30 und mehreren hundert Kilowatt. Im Sommer produziert die Anlage auf dem Dach viel Sonnenenergie, im Winter müssen Sie Fremdstrom nutzen? Wenn der Betrieb morgens losgeht, schnellen die Stromkosten für kurze Zeit in die Höhe und auf dem Parkplatz tanken alle E-Autos, dabei wäre der Strom zu Schwachladezeiten viel günstiger? Um Strom zu sparen und die Energieverteilung zu optimieren, überwinden die Energy Storage Systeme diese Hindernisse. Sie unterstützen den Netzanschluss, wann immer es nötig ist mit eigener Energie und realisieren eine intelligente, völlig neue Kreislaufwirtschaft.

Unsere Leistungen:

 

  • Spitzenlastenreduktion
    (Peak Shaving)
  • Intelligentes Lademanagement
  • Second-Life-Nutzung
    von Elektroauto-Batterien
  • Aufbau eines eigenen Energiespeichers
  • Integration erneuerbarer Energien
    aus Wind, Sonne und Wasser

Das Potenzial der Energy Storage Batterien.

Die Batterie aus dem Elektroauto muss nach ihrem Einsatz nicht gleich entsorgt werden, sie ist der perfekte Kandidat für einen leistungsfähigen Energiespeicher. Wir schenken ihr damit ein neues Leben und gestalten eine zukunftsfähige Speicherlösung für Industrie- und Gewerbekunden, Haushalte und erneuerbare Energien.

Anwendungsgebiete:

 

  • Industrie & Gewerbe
  • E-Mobility
  • Baustellen
  • Bergbau
  • Telekommunikation
  • Haushalt

Energiespeicher und -manager in einem:
19‘‘ Lithiumbatteriespeichersystem.

Das 19“ Lithiumbatteriespeichersystem kappt Spitzenlasten und managt die Wirtschaftlichkeit in allen Lagen. Es ist Stromspeicher und -manager in einem. Entwickelt, um via Peak-Shaving-Technologie Ihre Energiekosten zu senken, bei höchster Leistungsfähigkeit. Das Batteriespeichersystem kann aufgrund seines universellen Designs in vorhandene Installationen integriert werden. Zum Beispiel in Energiespeichersystemen, für Backups in IKT-Systemen oder in die Notstromversorgung von Telekommunikationssystemen.

Sicherer Einsatz

Die Batterien sind über die Rückwandplatine miteinander verbunden, sodass sich an der Vorderseite der Batterie keine spannungsführenden Teile befinden. Ein wichtiges Sicherheitsmerkmal.

Spannungen und Kapazitäten

Abhängig von den verwendeten Backplanes können die Batterien in Reihe, parallel oder in Kombination aus diesen geschaltet werden. Dadurch können Systeme mit unterschiedlichen Spannungen und Kapazitäten einfach konfiguriert werden.

Inklusive Energiemanagementsystem

Ein 19-Zoll-BMU kann in denselben Container integriert werden, der alle Batterien in diesem Rack steuert. Das BMU kommuniziert mit externen Geräten über CAN oder über das e.battery systems Energiemanagementsystem, das auch die Konverter in ESS-Anwendungen steuert.

Analysen und Protokolle

Über eine Internetverbindung sind auch Analysen möglich. Wichtige Informationen, Protokolle und Co. sind online abrufbar.

Energy Storage Systeme Definition.

Energy Storage Systeme (ESS) sind Kerntechnologien, in denen wir hochintelligente Akku-Technologien vereint haben, um Energie zu speichern und zu erhalten. Konkret sprechen wir hier von einer ganzen Reihe an Systemen für die unterschiedlichsten Anwendungen. Ob für nachhaltige Energiequellen wie Sonne, Wind und Wasser, alle Energy Storage Systeme teilen sich ein und dasselbe Ziel: Energie speichern, Spitzen glätten und Kraftstoff einsparen. Das Beste daran: Die Energy Storage Systems können rasch und bis ins Kleinste auf die Anforderungen unserer Kunden angepasst werden. Neben der Batterieentwicklung arbeiten wir mit den innovativsten Technologien der Energiespeicherung. Wir helfen Ihnen, Ihre Effizienz zu verbessern, Energiedichten zu erkennen und die gesamte Lebensdauer von Batterien zu verlängern. Unsere Stromspeicher sind eigens für Ihre Anwendung entwickelt und können modular erweitert werden.

So entwickeln wir spezifische Batteriespeicher:

IST-Analyse

First things first: Wir schauen genau hin und gehen spezifisch auf die Peaks in Ihrem Unternehmen ein. Das ist die Basis für die Entwicklung eines spezifischen Batteriespeichers.

Beratung

Wir geben Ihnen ein Gefühl für die technologischen Möglichkeiten, mit denen Sie Strom speichern und effizienter wirtschaften können.

Entwicklung

Leistungsfähigkeit und Kostenoptimierung nehmen Form an: Ihr spezifisches Batteriespeichersystem geht in den nächsten Schritt der spezifischen Entwicklung.

Realisierung

Ist das Energy Storage System (ESS) bereit für seinen Einsatz, integriert es unser Team je nach Größe in wenigen Stunden. Wartung und Services fallen so gut wie nie an.

Besonderheit: ESS mit Second-Life-Batterien.

Das Konzept ist einfach: So nachhaltig wie möglich, so viel Kapazität wie möglich bieten. Mit diesem Credo ist es für uns nur konsequent, für die Energy Storage Batterys Second-Life-Batterien zu verwenden, die zuvor zum Beispiel in Elektroautos eingesetzt wurden. Mit den umweltschonenden Energiespeichern bleibt Ihnen selbst überlassen, wann und wofür Sie Ihre Energie nutzen. Die Energy Storage Systeme stellen Ihnen sogar zu Spitzenzeiten nachhaltige Energiereserven zur Verfügung.
  • Sicherste Zelltechnologie
  • Sehr niedrige Kosten pro gespeicherter Kilowattstunde
  • Service- und wartungsarm (< 1%)
  • 100 % Versorgungssicherheit im Betrieb
  • 5 % mehr nutzbare Kapazität
  • Für alle Spannungen weltweit bereit

Hohe Batteriespannung
Batteriespannung kann nicht
abgeschaltet werden.
Gefahr ist immer vorhanden.

100% sichere Niederspannung
Einfache und kostengünstige
Wartung und Systemaufbau.

Der Punkt des Versagens
Eine einzelne Batteriestörung stoppt
die Betrieb des gesamten Systems.

Herbstbetrieb
Ausfälle beschränkt auf Modulebene.
System bleibt betriebsbereit.

Teure Energieverschwendung
Herkömmliche Wechselrichter verursachen
erhebliche Energieverluste.

70% weniger Energieverschwendung
Mehr nutzbare Energie durch konkurrenzlos
energieeffizienz der ebs betriebsbereit.

Statisches System
Batteriesysteme können nur ausgetauscht
werden oder komplett aufgerüstet.

Zukunftssichere Technologie
Softwaredefinierte, modulare Wechselrichter
ermöglicht ein Upgrade des Speichersystems
Jahre nach der Installation.

Anwendung der Energy Storage Systeme.

Durch das Speichern des Stroms legen Sie sich Ihren eigenen Energievorrat an, den Sie jederzeit anzapfen können, um die Kosten vom Stromanbieter zu senken. Wir nutzen mit der Lithium-Ionen-Technologie ein Energy Storage System mit minimalen Verlusten. Geeignete Anwendungen lassen sich ohne zusätzlichen Wechselrichter an PV-Module anschließen, um Energie für später zu speichern. Das Energy Storage System ist ruckzuck installiert und funktioniert ohne teuren Ausbau des Netzanschlusses oder damit verbundene Kosten. Es kann mit Solaranlagen, Windgeneratoren und Brennstoffzellen kombiniert werden, aber auch mit der Wasserstoffherstellung. Je nach Größe installieren unsere Mitarbeiter in kürzester Zeit externe Kraftpakete (external powerhouses) oder einzelne beziehungsweise kleine Reihen von Schränken (single or small row of cabinets).

Das ist die sogenannte Lastspitzenkappung, das Peak-Shaving beim Start von Geräten, USV-Funktionalität für Netzwerk- und Computerinfrastruktur und Notfallbeleuchtung. In Kombination mit mehreren anderen Systemen können diese Einheiten auch für die FCR (50-Hz-Frequenzstabilisierung) und das Überlastungsmanagement verwendet werden. Fernsteuerung und -überwachung sind im Energy Storage System integriert und auch Service sowie Wartung sind einfach und nur selten erforderlich.

Mögliche Einsatzgebiete:

 

  • Zum Anlegen
    eigener Energievorräte,
    gewerblich und privat
  • Notstromversorgung
    in industriellen Anwendungen
  • Zur Stabilisierung von Energienetzen
  • Stromspeicher für Photovoltaik-Anlagen
  • Private Haushalte
    (Home Storage ab 30 kWh)

Energy Storage statt neuem Netzanschluss.

Sollten Sie mehr Strom benötigen, als Ihnen zur Verfügung steht, kann ein neuer Netzanschluss oder eine Trafostation schnell ins Geld gehen. Setzen Sie stattdessen auf die Energieoptimierung, kappen Sie Ihre Leistungsspitzen. Die intelligente Peak-Shaving-Technologie in unseren Stromspeichern misst und erkennt, wenn alle Maschinen und Geräte gleichzeitig auf die Stromquelle zugreifen wollen. Sie reagiert ab einer eingestellten Spitzenlast, in dem sie gezielt Strom aus dem Energy Storage System zuschaltet. Die Alternative: Der Startknopf bestimmter Geräte oder Maschinen übernimmt das automatische Zuschalten des gespeicherten Stroms.

Die wichtigsten Vorteile der Energiespeicherung

Unabhängig, dank
eigenem Energievorrat

 

Unabhängig von der Nutzung steht Ihnen Ihr eigener Stromvorrat für die Eigenverbrauchsoptimierung oder Notstromversorgung zur Verfügung.

Klinkt sich bei
Stromspitzen ein

 

Die Energy Storage System Battery erkennt Stromspitzen und versorgt den Anschluss mit zusätzlicher Energie aus dem eigenen Speicher. Das entlastet den Netzanschluss und senkt Ihre Stromrechnung.

Speichert Strom aus
nachhaltigen Quellen

 

Mit dem ESS ist es möglich, „grünen“ Strom zu speichern. Es kann zum Beispiel mit Solar- oder Windanlagen gekoppelt werden.

Versorgung
bei Stromausfall

 

Bei Stromausfällen hält das Batteriespeichersystem die Geräte am Laufen. Das ESS greift auf die gespeicherte Energie zurück und hält die Stromversorgung aufrecht.

Peak-Shaving und Energiespeicherung.

Ziehen Aufzug, Kran oder andere Geräte Spitzenleistung aus Ihrem Stromanschluss, steigen die Kosten. Unser Energy Storage System ergänzt den Strom Ihres normalen 3-phasen Netzanschlusses, um solche Peaks auszugleichen. Zum einen sorgt es für eine präventive Energiespeicherung, zum anderen misst und interpretiert es den Stromverbrauch. Das sogenannte Peak-Shaving setzt smarte Messtechnologien und eine intelligente Datenverarbeitung ein, die die Energie misst und bei Bedarf ein oder mehrere Umrichter zuschaltet. Vollautomatisch. Sie müssen weder selbst umschalten noch den Ladezustand der Batterien prüfen, denn das übernimmt die integrierte Steuerung.

Wie funktioniert das Energy Storage System?

Einfach ausgedrückt: Jede Leistungsspitze wird mit Strom aus dem eigenen Energiespeicher aufgefangen. Um diese Peaks klar messen und darauf reagieren zu können, ist am Hauptanschluss der Energy Storage System Battery ein besonders schneller Zähler integriert. Dieser Zähler erkennt die Leistungssteigerung und reagiert, wenn ein Schwellenwert erreicht ist. Der Konverter erhält dann den Befehl, zusätzliche Strom aus dem Energiespeicher zu liefern. Für Anwendungen, bei denen das nicht möglich ist, wird ein weiterer Zähler platziert. Ein zusätzlicher Startschalter startet dann nicht nur die Maschine, sondern steuert auch direkt die Konverter. Durch das Einstellen der richtigen Parameter im integrierten Steuersystem wird verhindert, dass die Hauptverbindung überlastet wird oder Spitzen auftreten, durch die zusätzliche Kosten anfallen. Das Energy Storage System basiert auf Pufferbatterien und einem 30 Kilowatt Umrichter, wobei zusätzliche Leistung durch das Aufrüsten mit bis zu drei Umrichtern erreicht werden kann. Der Standard-Batteriesatz mit 32,5 Kilowattstunden kann in Schritten von 32,5 Kilowattstunden erweitert werden, alles untergebracht in einem 19“-Schrank und vollständig gesteuert durch den e.battery system Master Controller.

Typische Anwendungen:

 

  • Abfangen von Spitzenleistung
    bei Maschinenanlauf
  • Ladepuffer für EV-Ladung mit PV-Optimierung
  • Reduktion der
    kontrahierten Netzkosten
  • Spitzenstromversorgung in Kombination
    mit Brennstoffzellen-und Dieselgeneratoren
  • Optimierung der Netzstromnutzung

Energy Storage System Gesamtaufbau:

Der STABL Wechselrichter ist ein modularer Multilevel Wechselrichter für Batteriespeicher. Das technische Prinzip des Wechselrichters ist, die verschiedenen Gleichstromspannungsquellen (Batteriemodule) dynamisch in Serie zu schalten oder zu brücken. Damit kann eine stufenförmige, sinusähnliche Spannung erzeugt werden oder je nach Anwendung auch beliebige Spannungsformen. Im abgeschalteten Zustand sind die Schalter offen, so dass keine elektrische Verbindung zwischen den Batteriemodulen besteht.

Funktionsprinzip der Erzeugung
der stufenförmigen Ausgangsspannung:

Umrichter-tech1

Die Grafik zeigt qualitativ die Erzeugung der Ausgangsspannung am Beispiel von vier Modulen mit einer Modulspannung von 48 Volt. Der Aufbau ist modular ausgelegt, sodass jede Spannungsstufe (ein oder mehrere fest verbundene Batteriemodule) eine Leistungsplatine von STABL Energy, das STABL Modul, bekommt. Der STABL Wechselrichter und die e.battery systems Batteriemodule formen einen Verbund, das Aktivmodul, das in sich geschlossen ist. Das Aktivmodul hat zwei Ausgänge für die benachbarten Aktivmodule und einen weiteren Anschluss, der zur Kommunikation und Stromversorgung der Elektronik dient.

Verschaltung eines Batteriemoduls
mit einer STABL Elektronik zum Aktivmodul:

Umrichter-tech2

Diese Abbildung illustriert die Verschaltung von Batteriemodul und einem STABL Modul.

Jedes STABL Modul kommuniziert separat mit dem Batteriemodul, die STABL Elektronik agiert als Master im Kommunikationsbus und fragt die Zustände regelmäßig und nach Bedarf ab. Die Zustandsschätzung findet bevorzugt auf dem Batterie-BMS statt, bei Bedarf kann die Berechnung des Ladezustands auch auf der STABL Elektronik implementiert werden. Die STABL Module dienen als Gateway, um die BMS-Daten zum STABL Mastercontroller zu schicken und dort in der übergeordneten Steuerung berücksichtigt zu werden. Die Steuerung erfolgt über einen Mastercontroller, der auf Basis der vorhandenen Daten die dynamische Verbindung der Aktivmodule bestimmt und die jeweilige Spannungsstufe am Ausgang festlegt.

Vergleich der erzeugten Stufenspannung (beispielhaft 11 Stufen)
des STABL Inverters mit dem Netzsinus:

Netzsinus

Neben der Ansteuerung der Aktivmodule ist der Mastercontroller noch für die Synchronisierung der Ausgangsspannung mit dem Stromnetz verantwortlich und bestimmt den effektiven Strom des Systems. Mit integriert sind die Spannungs- und Strommessung auf jedem STABL Modul und am Ausgang des Wechselrichters. Die ausgangsseitige Messung durch die Analog-Frontend (AFE) Platine ist ausgelegt für den netzparallelen Betrieb, um die Netzsynchronisation zu gewährleisten. Damit kann gewährleistet werden, dass die Wechselspannungen des Wechselrichters und des Stromnetzes synchron sind und die Schütze sicher geschlossen werden können. Wie bei konventionellen PWM Umrichtern ist ein großer Netzfilter nötig, um die Ströme zu begrenzen und den THD im erlaubten Bereich zu halten. Im Vergleich dazu kann der Netzfilter für den STABL Wechselrichter jedoch kleiner dimensioniert werden.

Elektrische Verschaltung des Batteriesystems:

Umrichter-tech3

Bei einer Entladeschlussspannung von 40 Volt werden minimal neun Batteriemodule benötigt, um eine Anbindung an einen 230 Volt Netzsinus zu gewährleisten. Zum Testen der Ausfallsicherheit im Fehlerfall eines Batteriemodules ist ein zusätzliches, redundantes Batteriemodul im betroffenen String nötig, damit die verbleibenden Batteriemodule den Ausfall kompensieren können. In diesem Fall ist jeweils ein Batteriemodul inaktiv. Das jeweilige inaktive Batteriemodul wird mehrmals pro Minute gewechselt, um eine gleichmäßige Belastung und einen gleichmäßigen Ladezustand der Batteriemodule zu gewährleisten. Ohne redundantes Aktivmodul ist in einem solchen Fehlerfall die Leistung reduziert und der THD nicht mehr normkonform.

Energy Storage System Beispiele:

Die Funktion der Energiespeicher ist, den Energieverbrauch zu optimieren. In vielen Produktionsprozessen ist der Energieverbrauch relativ gering, aber zwischendurch müssen schwere Lasten verschoben werden. Trolleys und andere Hebefahrzeuge verbrauchen dann eine Menge Strom und jagen die Kosten in die Höhe. Das Peak-Shaving-System kann diese Kosten verringern. Schafft sich jemand zusätzliche Gabelstapler im Lager an, braucht er meistens auch mehr Energie für den Hauptanschluss. Ist das aus Kostengründen nicht möglich, kann das Peak-Shaving-System helfen. Gabelstapler mit Lithiumbatterien verlangen nach höherem Ladestrom, die wirtschaftliche Alternative dazu ist ein Batteriepuffer. Aber auch andere Maschinen verbrauchen viel Energie, zum Beispiel zum Formen von Kunststoff. Die Heizung bringt zwar eine relativ konstante Leistung, aber die Pressschnecke wird beim Starten zum Stromfresser. Diesen Peak können Sie mit Energy Storage Systemen innerhalb der verfügbaren Batteriekapazität umgehen.

30 kW / 120 kW System:

Für Anwendungen in diesem Leistungsbereich kann ein 19-Zoll-Schrank mit einem 30-kW-Umrichter und 13 Batterien (35 Kilowatt) verwendet werden. Mehrere Konverter, sowohl netzabhängig als auch -unabhängig, werden parallelgeschaltet, sodass Energy Storage Systeme mit bis zu 120 Kilowatt konfiguriert werden können.

Größere Systeme (> 120 kW):

Diese werden auf Anfrage konfiguriert und sind häufig komplette Energy Storage Systeme, die in einem Schrank zusammengebaut werden. Schnelle Messgeräte messen den Stromverbrauch und übertragen das Signal zum Starten des Systems. Da dies häufig mit großer Kapazität, aber relativ geringem Energiebedarf verbunden ist, können die Systeme auch zum Speichern von PV- und Windenergie verwendet werden, um zusätzliche Einnahmen zu erzielen.