In Schwung gebracht

Pilotprojekt: Premium Power mit mechanischen Energiespeichern

Wenn viel elektrische Energie auf kleinem Raum zu speichern ist, stoßen Batteriesysteme an ihre Grenzen. Schwungmassenspeicher hingegen müssen nicht groß sein: Sie machen ihr kleines Volumen einfach durch Geschwindigkeit wett.

26. März 2004

Die EUS GmbH, Dortmund, hat im Januar mit der Mannheimer MVV Energie AG und dem Fraunhofer Institut Umsicht, Oberhausen, ein Pilotprojekt vereinbart. Es geht um den europaweit ersten Einsatz eines hochtourigen Schwungmassenspeichers der kalifornischen Pentadyne Power Corporation zur Entwicklung effizienter und wartungsarmer Anlagen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV). Die kompakten Schwungmassenspeicher, die das US-Unternehmen als Beta-Version präsentiert, sollen sich durch eine hohe Energiedichte und geringen Wartungsaufwand bei hoher Verfügbarkeit auszeichnen. Sollten sie sich im Pilotbetrieb bewähren, könnten sie eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Alternative zu Blei-Säure-Batterien in USV-Anlagen darstellen und den Ausbau dezentraler Energieversorgungssysteme forcieren.

Das Pilotvorhaben unter Leitung von EUS wird vom Land NRW und von der EU unterstützt. Bis Anfang 2006 soll die Wirtschaftlichkeit und Praxistauglichkeit der schnelldrehenden Schwungmassenspeicher für zwei wichtige Anwendungsfelder bewertet werden.

Im Anwendungsbereich Power Quality werden konventionelle Schwungmassenspeicher (SMS) bereits heute erfolgreich für die dezentrale Kompensation häufig auftretender Netzrückwirkungen eingesetzt, da sie im Gegensatz zu Batterien beliebig oft und tief be- und entladen werden können. Bei den Pentadyne-Systemen rotiert der magnetisch im Vakuum gelagerte Rotor aus Faserverbundwerkstoff mit etwa zehnmal geringeren Reibungsverlusten als bei anderen SMS. Dank der hohen Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 60.000 U/min kann das System in vergleichsweise wenig Masse relativ viel Energie speichern. Die Prototypen liefern eine elektrische Leistung von 120 kW.

Das SMS-System ist in einem Schaltschrank von etwa 0,5 m² Fläche und 1,8 m Höhe untergebracht. Hochtourige SMS könnten daher in der Industrie und in Bürogebäuden neue Möglichkeiten zur Bereitstellung von Premium Power erschließen. EUS entwickelt hierfür im Rahmen des Pilotprojektes in Zusammenarbeit mit einem USV-Lieferanten eine entsprechende Leistungselektronik und begleitet den darauf folgenden einjährigen Praxistest.

Für ein zweites Pilotgerät steht der Teststandort bereits fest: Der Pentadyne-Speicher soll in dem vor gut einem Jahr in Betrieb genommenen Ensemble von PEM-Brennstoffzellen-BHKW, Mikroturbine und Gasmotor-BHKW zur Strom-, Wärme- und Kälteversorgung von Fraunhofer Umsicht in Oberhausen installiert werden. Durch Kombination des SMS mit einer Mikroturbine soll eine Netzersatzanlage aufgebaut werden. An ihr wollen die Forscher den Inselnetzbetrieb von Mikroturbinen technisch und ökonomisch unter die Lupe nehmen. EUS wird zu diesem Vorhaben die übergeordnete Steuerung entwickeln und den Testbetrieb überwachen.

Laut EUS-Geschäftsführer Dr. Thomas Stephanblome könnten die Pentadyne-SMS-Lösungen auch als Energiemanagementsystem zum Spitzenlastausgleich eingesetzt werden. Im Übrigen gibt es für die SMS aus Kalifornien auch noch weitere Anwendungsbereiche. So testet der Hersteller in den USA die Technologie in elektrischen Bahnen, um die beim Anfahren auftretenden Leistungsspitzen zu kompensieren.

Erschienen in Ausgabe: 03/2004