Fenecon
Die Anforderungen an Stromspeicher in Industrieanlagen sind eine Herausforderung: Hohe Modularität, hohe Anlagenverfügbarkeit und eine hohe maximale Leistung des Systems. Der Stromspeicher Industrial L von Fenecon wird mit obsoleten Batterien renommierter Automobilhersteller betrieben. Eine innovative Lösung, für die Fenecon mit Voss Automotive kooperiert: Durch ein individuell zugeschnittenes Leitungs- und Verbindungssystem ist der Einsatz der kompletten Batteriemodule ohne vorherige Zerlegung möglich. Bei größeren Photovoltaik-Anlagen und in Industriebetrieben finden überschüssige Neubatterien auf diese Weise eine sinnvolle und ressourcenschonende Verwendung.
Der Artikel kompakt zusammengefasst
■ Stromspeicher sind weit mehr als Stromspeicher: Sie fungieren unter anderem als Energiemanager, machen die Energiewende effizienter und günstiger, helfen dabei Leistungsspitzen und hohe Stromkosten zu vermeiden und können dem Stromsystem dienlich sein.
■ Damit das externe Energiemanagement mit hoher Flexibilität und Spitzenleistung bereitgestellt werden kann, ist ein effizientes internes Energiemanagement inklusive Thermomanagement wichtig.
■ Beim Großspeicher Industrial L mit einer Kapazität bis 1288 kWh setzt Fenecon auf überschüssige Batterien für Elektroautos und flüssigkeitsbasiertes Thermomanagement. Eine der Innovationen: Die Fahrzeugbatterien können durch eine Zusammenarbeit mit Voss Automotive wie produziert in den Speicher integriert werden.
Viele innovative Unternehmen arbeiten an Lösungen für eine erfolgreiche und stark dezentrale Energiewende. Denn eine effiziente und nachhaltige Nutzung von Energie ist von entscheidender Bedeutung, um den Klimawandel zu begrenzen. Smartes Energiemanagement hat sich dabei als eine der vielversprechendsten Lösungen erwiesen: Es hilft dabei, den steigenden Energiebedarf zu bewältigen, Emissionen zu reduzieren und die Energieversorgung zukunftsfähig zu gestalten.
Stromspeichersysteme mit angegliedertem Energiemanagement spielen dabei eine tragende Rolle; insbesondere, wenn es um die Glättung von Lastspitzen, die Integration erneuerbarer Energien oder die Optimierung des Eigenverbrauchs geht.
Eine besondere Herausforderung stellt die Integration von Stromspeichern als Systembestandteil in industrielle Anlagen, Fabriken und Gewerbegebieten mit den dort ablaufenden Prozessen – hier spielen neben der Leistungsfähigkeit auch die Größe und das Gewicht eine wichtige Rolle. Auch der nachhaltige Aufbau eines Stromspeichers selbst rückt als Auswahlkriterium immer mehr in den Fokus.
Industrieanlagen und ihre spezifischen Anforderungen
Einer der führenden Hersteller für Stromspeicher ist Fenecon. Das mittelständische Unternehmen aus Bayern bietet Lösungen für private Haushalte, Gewerbe, Industrie, Energieversorger und Fahrzeughersteller. Im Austausch mit seinen Kunden und Industrievertretern entwickelt der Stromspeicherhersteller zukunftsweisende Lösungen, um die Energiewende mit erneuerbaren Energien schnell und wirtschaftlich umzusetzen. Typische Anwendungen sind dabei
● eine hohe Modularität
● hohe Anlagenverfügbarkeit
● die maximale Leistung des Systems
● Lastspitzenkappung
● Energiemanagement zur Stromkosteneinsparung
Industriebetriebe stehen vor der besonderen Herausforderung, dass trotz Energiemanagement immer wieder hohe Lastspitzen entstehen. Stromspeichersysteme müssen deshalb zur Lastspitzenkappung fähig sein: In Zeiten von geringem Bedarf wird die überschüssige, produzierte Energie gespeichert und kann dann während der Lastspitzenzeiten abgerufen werden und den Netzbezug senken. Außerdem können Industriestromspeicher bei der Eigenverbrauchsoptimierung unterstützen und so signifikant Stromkosten senken.
Speziell für diese Anforderungen hat Fenecon den Großspeicher Industrial L entwickelt – ein Outdoor-Speicher, der besonders für Solarparks bei Innovationsausschreibungen attraktiv ist. Denn mit dem Industrial L kann der Betreiber mit dem gewonnenen Strom profitabel am Strommarkt teilnehmen. Ist der Strom günstig, wird er an der Energiebörse (EEX) eingekauft und in den effizienten Batteriemodulen des Industrial L zwischengespeichert. Steigt der Strompreis, wird die gespeicherte Energie verkauft und ins Stromnetz eingespeist.
Fenecon setzt dabei auf Flüssigkeitskühlung direkt an den Zellen, weil mit diesen Kühlsystemen die effizienteste und flexibelste Kühlleistung erzielt werden kann.
Christian Haasz
Obsolete Elektroauto-Batterien für Stromspeicher mit großer Kapazität
Für die Entwicklung des Industrial L nimmt Fenecon obsolete Automobilbatterien ins Visier. „Wir sprechen mit Kunden und Industrievertretern. Aus den gewonnenen Erkenntnissen entwickeln wir, was Unternehmen brauchen, um die 100-%-Energiewende mit erneuerbaren Energien schnell und wirtschaftlich umzusetzen. Die Automobilbranche produziert qualitativ hochwertige und leistungsstarke Batterien in Überzahl: Dieses Potenzial wollten wir unbedingt nutzen“, erklärt Fabian Eckl, CTO von Fenecon die Motivation.
In diesem Bereich sind bereits viele Energiespeicher-Unternehmen tätig, doch Fenecon will einen Schritt weitergehen: Bisher müssen Automobilbatterien aufwendig in Kleinteile zerlegt werden, um dann in Stromspeichersysteme eingebaut zu werden. Das liegt vor allem an der Verbindungstechnik, die nicht kompatibel ist: Auf der einen Seite die Automotive-Standards, auf der anderen Seite die Klimaverteilung der Speichersysteme.
Voss als Brückenbauer zwischen Automotive und Energiemanagement
Auf der Suche nach einem Partner für diese besondere Herausforderung trat Fenecon an Voss Automotive heran. Der internationale Automobilzulieferer ist spezialisiert auf die Leitungs- und Verbindungstechnik für das Fluidmanagement und bringt eine große Expertise für das Thermomanagement in Elektroautos mit. Der wachsende Markt für stationäre Batteriespeicher ist für Voss eine attraktive Möglichkeit, in ein neues Segment einzusteigen.
„Kunden haben als Anforderung immer die maximale Leistung des Systems. Besonders effizient gelingt dies durch Flüssigkeitskühlung direkt an den Zellen. Hierfür setzen wir im Fenecon Industrial L die Lösungen zur Flüssigkeitskühlung von Voss ein, denn die Kollegen dort verfügen über die Erfahrung und großes Know-how im Bereich Thermomanagement“, so Philipp Lausch, Produkt Manager von Fenecon.
Voss nutzt für den Industrial L vorhandene Thermomanagement-Komponenten, die im Serieneinsatz großer Automobilhersteller zum Einsatz kommen und adaptiert diese kundenspezifisch auf die Bedingungen im Batteriespeicher. Mithilfe dieser zugeschnittenen Verbindungstechnik ist es möglich, die komplette Automobilbatterie in den Industrial L zu implementieren.
Voss Automotive
Da im Vergleich zu E-Autos für einen industriellen Energiespeicher signifikant mehr Kühlleistung benötigt wird, muss eine hohe Anzahl an Modulen kombiniert werden. Das Zusammenspiel der Module und die damit verbundene Komplexität des Systems stellen dabei eine besondere Herausforderung dar.
„Wir wollten das System möglichst effizient aufbauen, sodass die Batteriemodule in Kombination maximal leistungsfähig sind. Und das zuverlässig, stabil und mit der größtmöglichen Lebensdauer“, fasst Marvin Chlench, Business Development Manager bei Voss, die Herausforderungen für sein Engineering-Team zusammen. „Wir haben die Standard-Industrie-Flüssigkeitskühlgeräte so mit dem Standard-Automotive-Anschluss der Batterien verbunden, dass sie den Anforderungen in Industrieanlagen gerecht werden.“
Verbindungen mit Stecksystemen
Wie sieht das konkret aus? In erster Linie werden die Voss-Stecksysteme 270 und 272 mit einem Innendurchmesser von bis zu 32 mm verbaut, die aufgrund ihrer kompakten Bauweise und einfacher (De-)Montage standardmäßig im Automotive-Markt verwendet werden. Für die Zukunft sind auch größere Durchmesser in Planung, um Systeme mit höheren Durchflussraten und Kühlleistungen abzudecken.
Das kompakte und robuste doppelseitige Auslaufstoppventil (Bild 3) verhindert das Auslaufen des Kühlwassers beim Wechsel oder der Wartung der Batteriemodule sowie der Komponenten des Kühlkreislaufes und sorgt für einen beständigen Durchfluss mit sehr geringem Druckverlust und garantiert höchste Leckagefreiheit über die gesamte Systemlebensdauer. Darüber hinaus verbaut Voss Entlüftungsventile, Temperatursensoren und bei Bedarf Durchflusssensoren. Die Verbindungslösung für den Industrial L wurde vom Engineering-Team entwickelt und mit Simulationen und Validierungen im hauseigenen Labor getestet.
Der Industrial L im Einsatz
Der innovative Lösungsansatz von Fenecon und die maßgeschneiderte Systemintegration von Voss ermöglichen, dass überschüssige Batterien für Elektroautos in der Batteriespeicher-Plattform Industrial L einer alternativen Nutzung im Energiemarkt zugeführt werden. Durch die hohe Energiedichte und interne Flüssigkeitskühlung erreicht der Industrial L eine Leistung von 736 kW und eine Gesamtkapazität von 1,28 MWh.
Fenecon
Einzelne Batterien lassen sich in dafür vorgesehenen Schubladen einfach austauschen. In Zeiten niedriger Nachfrage oder im Teillastbetrieb kann das System auf den Betrieb von nur einem von acht Wechselrichtern herunterfahren. Das verbessert sowohl den Wirkungsgrad als auch die Lebensdauer der Bauteile. Im Gegensatz zu herkömmlichen Containerlösungen lässt sich der Industrial L ohne Kran oder eine besondere Zuwegung aufstellen.
Der Erfolg der Zusammenarbeit wurde 2023 mit dem ees (electrical energy storage) Award für den Industrial L bestätigt. Der ees Award würdigt innovative, wegweisende Produkte und Lösungen für stationäre und mobile elektrische Energiespeichersysteme.
Der Industrial L mit der Leitungs- und Verbindungstechnik von Voss befindet sich in Serienproduktion, die ersten Geräte wurden bereits ausgeliefert und von den Kunden in Betrieb genommen.
„Eine Brücke zwischen Batteriemanagement und Automotive zu schlagen ist ein echter Meilenstein auf dem Weg zur Energiewende – wir sind stolz, hier einen Beitrag leisten zu können“, zieht Chlench ein Resümee. Auch Eckl zeigt sich zufrieden: „Mit dem Industrial L sind wir Pioniere und haben das Potenzial sicher noch nicht ausgeschöpft. Wir sind gespannt, wo uns die Zusammenarbeit noch hinführen wird.“
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