KI-basierte Modulare Batteriesysteme für Gewerbe- und Netzanwendungen
Die Unternehmen STABL und FENECON forschen gemeinsam mit der TU München und der Hochschule Kempten an KI-basierten Modularen Batteriesystemen für Gewerbe- und Netzanwendungen.
Batteriespeichersysteme sinnvoll für die Industrie
Im Fokus des Forschungsvorhabens KI-M-Bat steht der Aufbau eines modularen und hocheffizienten Hardware- und Regler-Konzeptes für bereits heute und in Zukunft relevante Netz-Anwendungsfälle durch neue und gebrauchte („Second-Life“) Batteriespeichersysteme, sowie die Ansteuerung über eine geeignete Softwareschnittstelle, welche für Anwender frei verfügbar gestellt werden soll. Die Software-Toolkette umfasst einen Digitalen Zwilling der Batterie sowie eine auf maschinellem Lernen basierende Ansteuerungs-Strategie. Diese wird mit bestehenden open-Source Entwicklungen der Projektpartner verknüpft und ebenso für Nutzer frei verfügbar sein – für eine Anpassung an individuelle Bedürfnisse.
Die im Projekt an Industriespeichersystemen entwickelten Konzepte sind auch übertragbar: Von Großspeichersystemen bis hin zu den zukünftig zur Netzstützung im Hochspannungsnetz geplanten „Netzbooster“-Konzepten.
Im Kontext der Energiewende auf dem Weg zu einer 100% erneuerbaren Stromversorgung werden neben einem massiven Ausbau von Photovoltaik und Windkraft sowie von Stromnetzen zukünftig insbesondere Batteriespeicher eine wesentliche Rolle spielen.
Während Heimspeichersysteme und Großspeicheranlagen zwischenzeitlich mitunter wirtschaftlich betreibbar sind, hinkt die Zahl der installierten Systeme im mittleren Größenbereich bei Gewerbe- und Industriekunden stark hinterher. Trotz großer Ambitionen zur CO2-Footprint Reduktion zahlreicher Gewerbeunternehmen werden gerade in Bayern bis heute vornehmlich Photovoltaik-Anlagen und BHKWs installiert, das Potential von Batteriespeichern wird in diesem Anwender-Segment jedoch nur selten gehoben.
Warum sind Batteriespeicher sinnvoll für Industrie und Gewerbe?
Batteriespeichersysteme sinnvoll für die Industrie Insbesondere bei Gewerbe- und Industriekunden im mittleren Größenbereich hinkt die Zahl der installierten Speichersysteme bisher noch hinterher. Neben der Netzstabilisierung und der Reduktion von CO2, ist auch die Abdeckung von Lastspitzen ein Argument für die Installation eines Batteriespeichers im Industriebereich. STABL Energy hat bereits Erfahrungen mit der Integration gebrauchter E-Auto Batterien und hat eine Technologie entwickelt, die ausrangierten E-Auto Batterien ein zweites Leben ermöglicht. Da immer mehr Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen rollen, werden bereits in wenigen Jahren eine große Menge an alten Batterien erwartet, die als Second-Life Speicher insbesondere im Gewerbebereich sinnvoll eingesetzt werden können.
Wissenschaftlich technisches Konzept als Basis für die Praxis
Der Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES) der Technischen Universität München verfügt über fundiertes Wissen im Bereich der Batteriecharakterisierung und -modellierung und beschäftigt sich mit dem Aufbau, dem Betrieb, und der technisch-ökonomischen Anwendungsmodellierung von Batteriesystemen. Prof. Dr. Holger Hesse leitete die dortige Gruppe zu stationären Batteriespeichersystemen und hat sich in zahlreichen Forschungsvorhaben und Publikationen mit dem Betrieb von stationären Batteriespeichern in energiewirtschaftlichen Anwendungsfällen befasst. Zum 1. September 2022 wurde Prof. Dr. Hesse an die Hochschule Kempten (HS-K) berufen, um dort die Forschungsprofessur „Smarte Energiesysteme“ einzurichten und zu leiten. Ziel der neuen Forschungsgruppe ist es, mittels stochastischer Optimierung und Machine Learning Methoden die Ansteuerung von Energiesystemen mit Energiespeichern in Funktionalität, Effizienz und Flexibilität zu optimieren.
Beteiligte Industriepartner & Forschungsinstitutionen
STABL Energy GmbH
STABL Energy entwickelt Energiespeicher aus ausrangierten Fahrzeugbatterien. Ziel ist es, den Einsatz erneuerbarer Energien mit Hilfe von Energiespeichern zu erhöhen und gleichzeitig den Lebenszyklus von Autobatterien zu verlängern. So wird die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verringert und eine längere Nutzung von Batterien ermöglicht, die einen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leisten. Dafür setzt das Unternehmen mit seiner innovativen, integrierbaren Technologie einen neuen Standard in Design, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Kosteneffizienz und Handhabung von Batteriespeichern.
FENECON GmbH
Die FENECON GmbH plant, entwickelt, fertigt und wartet Stromspeicherlösungen für den Heimgebrauch, den mittelständischen Gebrauch, sowie den Industrieeinsatz nach Maß. Die FENECON GmbH ist seit über 10 Jahren spezialisiert im Bereich Speichermedien für elektrische Energie. Unsere Spezialisten verfügen über langjährige Erfahrung in der Entwicklung, Fertigung, Realisierung, Planung und Reparatur. Nachhaltige Energiekonzepte stehe bei der FENECON GmbH bei allen Projekten stets im Focus. Unser intelligentes Monitoring- und Steuerungskonzept FEMS ist branchenübergreifend als einzigartiges Konzept etabliert und unzählige Male eingesetzt. Umweltfreundlichkeit und Energieeffizienz definieren die Philosophie des Unternehmens in jedem Bestandteil.
Technische Universität München
TUM-EES: Der Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES) der TU München (TUM) ist ein führendes Forschungsinstitut für Lithium-Ionen-Batterien. Die Forschungsschwerpunkte sind Algorithmen für Batterie-Management-Systeme, Batteriemodellierung, Batteriesysteme sowie optimierter Betrieb und Auslegung von stationären Speichern. Der ist an einer großen Zahl von Forschungsprojekten zu Li-Ionen-Batterien mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft beteiligt und betreibt mehrere Labore, um die Alterung und das Verhalten von Batteriezellen zu untersuchen.
CoSES Research Center
Herzstück des Zentrums für gekoppelte intelligente Energiesysteme (Combined Smart Energy Systems, CoSES) an der Technischen Universität München (TUM) ist eine Laborumgebung, welche ein kleines lokales Energiesystem (Microgrid) nachbildet. Dieses besteht aus den Teilsystemen Heizung, Kühlung, Verkehr und Strom. Um eine Testumgebung mit realitätsnahen Bedingungen zu schaffen und den Einsatz von Simulationsmodellen zu reduzieren, ist das Labor weitestgehend mit realer Hardware ausgestattet.
Das CoSES-Labor besteht aus fünf Gebäudeemulatoren, die jeweils die drei Ebenen Kommunikation, Wärme und Strom umfassen. Die Gebäudeemulatoren, bestehend aus realen Erzeugern und Speichern, bilden vier Einfamilienhäusern und ein Mehrfamilienhaus nach. Diese sind über ein Strom- und ein Wärme-/Kältenetz verbunden.
HS Kempten- Smarte Energiesysteme
Der Lehrstuhl für Smarte Energiesysteme an der Hochschule Kempten, geleitet von Prof. Dr. Hesse, legt den Schwerpunkt seiner Forschungsaktivitäten auf die eingehende Untersuchung stochastischer Optimierungstechniken, Algorithmen zur effektiven Verwaltung von Leistungsressourcen sowie Reinforcement Learning im Kontext stationärer Batteriesysteme. Die Forschungsprojekte der Gruppe widmen sich der ganzheitlichen Analyse der Leistungsfähigkeit dieser Systeme unter Berücksichtigung ökonomischer Gesichtspunkte mit dem Ziel optimierte Steuerungsstrategien für Speichersysteme zu entwickeln.
Gefördert von der Bayerischen Forschungsstiftung
Die Bayerische Forschungsstiftung wurde 1990 gegründet. Ergänzend zur staatlichen Forschungsförderung unterstützt sie Kooperationsvorhaben zwischen Forschungseinrichtungen (Hochschulen bzw. außeruniversitären Einrichtungen) und Unternehmen, die für die wissenschaftliche-technologische Entwicklung Bayerns oder die bayerische Wirtschaft von Bedeutung sind. Seit ihrer Gründung hat die Bayerische Forschungsstiftung für 1030 Projekte rund 627 Millionen Euro bewilligt. Gemeinsam mit den Co-Finanzierungsanteilen der bayerischen Wirtschaft wurde damit ein Gesamtprojektvolumen von 1,379 Milliarden Euro angestoßen.