Energieversorgung mit Bleibatterien
Wegen ihrer ausgereiften und zuverlässigen Technologie gelten verschlossene VRLA-Batterien (valve-regulated lead-acid) als beliebter Batterietyp und können je nach Konstruktion und Einsatzgebiet eine Lebensdauer von vielen Jahren erreichen. Zu ihren Einsatzbereichen zählen u.a. die Nach- und Umrüstung konventioneller Kraftwerke mit Batteriespeichern, aber auch der Puffer von Steuerungssystemen bei einem Stromausfall, wie sie z.B. in Windrädern verbaut sind. Im Folgenden werden zwei unterschiedliche Anwendungsbeispiele von VRLA-Batterien von GS YUASA dargestellt.
Einsatz als Massenenergiespeicher
Ein Anwendungsbeispiel ist das Kraftwerk Lerwick auf den Shetlandinseln. Hier hat GS YUASA mit 1 MW/3 MWh Europas größten Energiespeicher auf Basis von VRLA-Batterien installiert. Da die Batterien das Kraftwerk bei Lastspitzen unterstützen, fiel unter den gegebenen Bedingungen und den vorhandenen Räumlichkeiten die Wahl auf eine Bleibatterie des Typs SLE1000 von GS YUASA. Diese verfügt über eine ausgereifte Blei-Technologie und ist darauf ausgelegt, Strom zuverlässig über einen längeren Zeitraum abzugeben. Die Verfügbarkeit der Batterie ist so hoch, dass sie auch bei kurz aufeinanderfolgenden Lastspitzen die Stromversorgung sowie einen kontinuierlichen Betrieb des Kraftwerks sicherstellt. Während die SLE1000 3.000 Zyklen bei einer Entladetiefe (DoD) von 50% liefert, wurde ihre Weiterentwicklung SLR1000 für noch häufigere Lade-/Entladezyklen konzipiert und bietet mit bis zu 5.000 Zyklen bei einer Entladetiefe (DoD) von 50% eine hohe Zyklenfestigkeit. Durch die ebenfalls sehr hohe Ladeakzeptanz erreicht sie kurze Ladezeiten und gewinnt schon nach fünf bis sechs Stunden (bei DOD 50%) 100 Prozent ihrer Kapazität zurück. Ermöglicht wird dies durch ein drei-Stufen-Konstantstrom-Ladeverfahren und eine Konstruktion basierend auf einer speziellen Nano-Carbon-Technologie, die Gel- und Vliesseparatoren kombiniert. Ein weiterer Vorteil der Batterien: Sie können liegend verbaut und in bis zu vier Modulen übereinander gestapelt werden. Dies erzielt eine enorme Platzeinsparung bei der Stellfläche – bei einem 48-V-Modul beträgt der Platzbedarf nur rund 0,68 m². In Batteriegebäuden lassen sich so Module mit einer höheren Kapazität unterbringen als mit stehend verbauten Batterietypen – ein deutlicher Kostenvorteil.
Batterien als Sicherheitsfaktor in Windturbinen
In Windrädern hält die etablierte Rotorblattwinkelverstellung die Leistungsabgabe der Windenergieanlage möglichst konstant. Dabei dreht ein Regelungssystem bei starkem Wind die Rotorblätter um die Längsachse aus dem Wind. Diese stufenlose Verstellung erfolgt elektrisch über sogenannte Pitchmotoren. Bei Sturm ab 25 m/s wird außerdem die Anlage abgeschaltet, um Schäden am Generator zu vermeiden. Batterien puffern die Stromversorgung des Pitchsystems, damit es auch bei Netzausfall zuverlässig arbeitet.
Aus Sicherheitsgründen verfügt jeder Motor über eine eigene Pufferbatterie. Diese ist sehr kurzen Autonomien mit sehr hohen Entladeströmen ausgesetzt, die ein Vielfaches der Nennkapazität betragen. Für den anspruchsvollen Anwendungsbereich führt GS YUASA u.a. die VRLA-Batterien NP7-12L und NPH5-12. Diese müssen enormen Vibrationen sowie kurzen Windstößen standhalten, da sie in der Spitze des Rotors sitzen. Deshalb orientieren sich Hersteller von batteriegestützten Pitchsystemen an den Normen DIN EN 60068-2-6:2008, DIN EN 61373:2011 und DIN EN 60068-2-27:1995, die ursprünglich aus der Bahntechnik stammen. Als bisher einziger Hersteller hat GS YUASA seine Batterien einem unabhängigen Test durch den TÜV unterzogen und Zertifikate für seine Batterien erhalten, die internationale Anerkennung besitzen. Ein weiterer Vorteil dieser Batterietypen spielt vor allem im Offshore-Bereich wegen der hohen Servicekosten eine wichtige Rolle: Dank einer Gebrauchsdauer laut Eurobat von 3 bis 5 Jahren ist ein Austausch außerhalb der üblichen Serviceintervalle in der Regel nicht notwendig.
Qualität und Prozesssicherheit
Da die Fertigung der Batterien von GS YUASA ausschließlich in eigenen Werken erfolgt, sichert dies zusammen mit der hohen Fertigungstiefe eine kontinuierliche und reproduzierbare Qualität, auch bei sehr großen Stückzahlen. Für den Kunden bedeutet das Prozesssicherheit. Bei der Auswahl der richtigen Batterie muss sich der Anwender stets fragen, was diese leisten soll und wie hoch das verfügbare Budget ist. Unterstützung leistet hier die GS YUASA Battery Germany GmbH, die als einer der wenigen Hersteller sowohl Blei- als auch Lithium-Ionen-Batterien anbietet. Auch bei der Projektierung und Durchführung eines Projekts steht sie beratend zur Seite. www.akkutron.at