Windenergie mit Vanadium-Redox-Flow-Großbatterie

In dem Forschungsprojekt RedoxWind untersucht das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) in Karlsruhe in Zusammenarbeit mit FREQCON die Nutzung von Windstrom in Verbindung mit einer Vanadium-Redox-Großbatterie und einem Lithium-Eisen-Phosphat-Stromspeicher (LiFePO4). Das Projekt zeigt, wie zuverlässig ein Verbund aus Windenergieanlage und Batterie in der Lage ist, eine autarke Stromversorgung von Insellösungen, Unternehmen oder Energiedörfern bereitzustellen.

Projektstart

2015

Projektdetails

• Windenergieanlage (100 m Nabenhöhe und 82 m Rotordurchmesser) mit
  2 MW Leistung
• 200 kWh LiFePO-Speicher
• Vanadium-Redox-Flow-Großbatterie mit 2 MW Leistung und 20 MWh Kapazität
• Anschlussmöglichkeit für eine 500 kW-Solaranlage

Kurzbeschreibung

• Energie wird direkt in das Netz des Fraunhofer-Instituts eingespeist
• Verbraucher sind chemische Anlagen und Prozesse im Industriemaßstab, Labore sowie über 500 Büroarbeitsplätze
• Grundlast im Bereich von 400 kW bis 600 kW mit Spitzenlasten von über einem Megawatt
• Überschüssige Windenergie wird in die Redox-Flow-Großbatterie geladen

Nutzen

• Verbund aus Windenergieanlage und Batterie ist in der Lage, die autarke Stromversorgung von Insellösungen, Unternehmen oder Energiedörfern zuverlässig bereitzustellen
• Erfahrungen, wie das Regelverhalten von Windenergieanlagen an den Ladezustand der Speicher angepasst werden sollte
• Erfahrungen, wie die Pitchregelung beim Teillastbetrieb bei hohen Windgeschwindigkeiten angepasst werden sollte
• Die gesamte elektrische Ausrüstung mit Betrieb und Steuerung der Windenergieanlage, die Integration des LiFePO4-Speichers, der PV Anlage und des Vanadium-Redox-Flow-Speichers sowie die Anbindung an das Netz im Inselbetrieb inkl. Schwarzstartfunktion wurde von FREQCON geplant, entwickelt, konstruiert, gefertigt, geliefert und in Betrieb genommen
• Der Umrichter wurde so ausgelegt, dass ein Mischbetrieb (Inselbetrieb oder Netzparallelbetrieb) möglich ist

Mit den Erfahrungen dieses Projekts wurden Nachfolgeprojekte weiter optimiert. Dazu gehört, wie das Regelverhalten von Windenergieanlagen an den Ladezustand der Speicher angepasst werden sollte. Insbesondere wurde die Anpassung der Pitchregelung beim Teillastbetrieb bei hohen Windgeschwindigkeiten erprobt.

Mit dem Forschungsprojekt „HyFlow“ ist im nächsten Schritt die Integration eines FREQCON Ultrakondensatorsystems zur Untersuchung der Netzdienstleistung in Form von Momentanreserve vorgesehen.

• Integration eines FREQCON Ultrakondensatorsystems
• Untersuchung der Netzdienstleistung in Form von Momentanreserve
• FREQCON liefert und installiert den Speicher und passt den Steuerungsalgorithmus des Windkraftumrichters so an, dass dieser sich wie eine Synchronmaschine verhält