Inverter für Second-Use-Batteriesysteme

Gelalterte Batterien als Chance

Der Ausbau der erneuerbaren Energien und die Ausweitung der Nutzung von elektrischer Energie, wie im Individualverkehr oder der Gebäudebeheizung, sind wünschenswerte und notwendige Entwicklungen, stellt die Netzbetreiber jedoch auch vor Herausforderungen. Ein unsymmetrisches Netz durch ungleiche Belastung der Aussenleiter oder stark schwankende Erzeugung und Verbrauch haben negative Folgen auf alle am Netz angeschlossenen Verbraucher. Der Ausbau der elektrischen Infrastruktur mit dezentralen Energiespeichern zur Netzstabilisierung ist unumgänglich.
Gealterte Batterien mit verringerter Kapazität, die in Elektrofahrzeugen die Reichweite zu stark limitieren, können als günstige Alternative zu neuen Batterien als dezentrale Energiespeicher weiter eingesetzt werden. Die altersbedingte reduzierte Energiedichte spielt bei stationären und dezentralen Energiespeicher nur eine untergeordnete Rolle.
Genau hier soll das neu entwickelte System ansetzten, das die Anbindung von Second-Use-Batterien mit verschiedenen Spannungsbereichen ermöglicht und Asymmetrien ausgleichen kann.

Flexibles Zweistufen-System

Das entwickelte System besteht aus zwei Konvertertypen. Mit dem DCDC-Konverter werden Batterien ins System eingebunden. Er erhöht die Batteriespannung von 90 V-150 V auf eine übliche DC-Zwischenkreisspannung von 800 V. Dieser Konverter ist bidirektional und ermöglicht dadurch ein Laden und Entladen der Batterie mit 5 kW bei einer Effizienz von is zu 99 %. Der Zwischenkreis ist der zentrale Knotenpunkt, an dem der Wechselrichter und weitere Solarwechselrichter angeschlossen werden.
Der Wechselrichter ist das Bindeglied zum Stromnetz. Das Einspeisen oder Beziehen von bis zu 3.3 kW pro Aussenleiter aus dem Zwischenkreis erfolgt unabhängig der anderen Phasen. Durch das unsymmetrische Einspeisen aber auch dem Energietransfer von einem Aussenleiter auf einen anderen können Asymmetrien in Stromnetz optimal ausgeglichen werden.
Das Gesamtsystem ist modular aufgebaut, was das Zusammenschalten von verschiedenen Batterien und Solaranlagen ermöglicht. Ein System bestehend aus zwei DCDC-Konverter und einem Wechselrichter besitzt eine bidirektionale Gesamtleistung von 10 kW.