Um regenerativ erzeugte Energie effizient in Batterien speichern und diese Energie später auch wieder entnehmen zu können, bedarf es möglichst verlustarmer leistungselektronischer Schaltungstechnologien. Genau darum geht es bei der Entwicklung der Modularen Multilevel Batterie (M2B). Über ein entsprechendes Vorhaben berichtet die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU).
Zu den wünschenswerten Eigenschaften eines Batteriespeichers zählen ein hoher Wirkungsgrad, eine große Ausfallsicherheit und eine einfache Wartung – idealerweise kombiniert mit einem geringen Ressourcenverbrauch und niedrigen Kosten. All diese Aspekte sollen in der M2B, entwickelt von der Smart Power GmbH (Feldkirchen), der Universität der Bundeswehr München (Neubiberg) und der Hochschule Osnabrück, vereint werden. Die DBU fördert das Vorhaben mit knapp 300.000 €.
Viele kleine Batteriemodule werden mit jeweils eigenen Leistungselektronikmodulen zusammengeschaltet
Da Batterien üblicherweise Gleichstrom speichern, die Stromnetze jedoch mit Wechselspannungen arbeiten, ist zwischen Speicher und Netz ein Umrichter nötig. Herkömmliche Batteriespeichersysteme liefern aus einer großen Hochvoltbatterie eine hohe Spannung, die von einem Wechselrichter gleichsam „zerhackt“ wird, sodass sie nach entsprechender Filterung einer Wechselspannung ähnelt. Für diese hohe Spannung werden in einer herkömmlichen Batterie viele einzelne Zellen in Reihe geschaltet. Das Problem dabei: Die schwächste Zelle bestimmt die Stärke der gesamten Batterie. Fällt eine Zelle aus, muss die komplette Batterie ausgetauscht werden. Ziel bei dem Projekt war es, eine solche Technologie zu ersetzen.
In der M2B werden viele kleine Batteriemodule mit jeweils eigenen Leistungselektronikmodulen zusammengeschaltet. Diese parallele Schaltungsarchitektur ergibt den Angaben zufolge eine hohe Ausfallsicherheit, denn defekte Module können – anders als bei der Reihenschaltung – überbrückt und einfach ausgetauscht werden.
Zellen unterschiedlicher Spannung, Chemie und Alterung können verwendet werden
Ein weiterer Vorteil ist, dass die verwendeten Module keineswegs gleich sein müssten. Vielmehr könnten Zellen unterschiedlicher Spannung, Chemie und Alterung verwendet werden. Dadurch sei auch der Einsatz sogenannter Second-Life-Zellen, beispielsweise aus der Elektromobilität, möglich.
Zudem könne das System durch Module beliebiger Technologie erweitert oder auch stückweise, Modul für Modul, erneuert werden. Da die Hardware des Batteriespeichersystems offen gestaltet ist, könne sie nach Kundenwünschen ausgelegt werden. Auch die nachträgliche Erweiterung des Speichers und/oder der Austausch bestimmter Module seien möglich, was Anschaffungs- und Wartungskosten senke.
Die Projektpartner sehen in der M2B-Technologie ein sehr großes Potenzial. Aus diesem Grund ist inzwischen aus dem Vorhaben heraus die M-BEE GmbH (Neubiberg) gegründet worden, um die Kommerzialisierung der M2B-Technologie und die Entwicklung eines marktfähigen Produktes auf M2B-Basis voranzutreiben.
Deutscher Batteriemarkt wächst von 2016 auf 2018 um 15 Prozent auf 3,3 Mrd. Euro