FREQCON BESS EV

Freqcon hat gemeinsam mit Mercedes-Benz Energy eine hochsichere Energiespeicherlösung für Energieerzeuger und Anwendungen im Industrieumfeld entwickelt.

Diese ganz besondere Lösung in Sachen Nachhaltigkeit für Umwelt und Image besteht aus dem bewährten MSC Hybridumrichter und Batteriemodulen mit Second-Life Fahrzeugbatterien von Mercedes-Benz Energy, einem Batterie-Managementsystem und ausgefeilten Schutzelementen.

Alle Vorteile im Überblick

  • Höchste Verfügbarkeit durch redundantes System

  • Brandschutzsicherheit durch geschlossene Gehäuse und integrierte Abgasableitung

  • Batterie Management System (BMS) überwacht und schützt alle Batteriemodule, Abschaltung einzelner Module im Störungsfall

  • Performance Level D (EN ISO 13849-1)

  • Optionale Wasserkühlung ermöglicht höhere C-Raten

  • Umrichter ausgelegt für >180 000 Betriebsstunden

  • Einhaltung aller geforderten Netzanschlussbedingungen (Grid Codes)

  • Ausschließlich Bauteile namhafter europäischer Hersteller

Vertriebsleiter Mike Ritter zum Thema FREQCON BESS EV

Warum eigentlich Second-Life-Batterien verwenden?

Und welche Herausforderungen und Chancen bringt eine solche Nutzung im Rahmen von Batteriespeicherlösungen mit sich?

Wir haben unseren Vertriebsleiter Mike Ritter genau danach gefragt.

Unser BESS EV stellt einen Batteriespeicher dar, der auf Second-Life-Autobatterien basiert. Der Bereich Batteriespeicher auf Basis von Autobatterien, Second Life Autobatterien, wird immer bedeutender, wenn es auch schon eine gewisse Bedeutung erlangt hat, aber perspektivisch werden enorme Mengen an Fahrzeugbatterien aus dem Fahrzeugmarkt schlicht zurückkommen von diversen Herstellern. Ein relevanter Anteil dieser Fahrzeugbatterien wird noch sehr gut geeignet sein, um sie für mehrere Jahre im stationären Speicherbereich einzusetzen. Einzusetzen für beispielsweise netzdienliche Leistungen wie Primär- oder Sekundärwegeleistung. Genauso vorstellbar aber auch für USV-Systeme, wo sie nicht noch extra viele Zyklen sehen oder nicht zwingend so viele Zyklen sehen. Das macht sehr viel Sinn, weil sie ansonsten in Recycling oder Entsorgung gehen würden, obwohl sie eben noch eine Qualität haben, die gut genug ist.

Wo kommen die Batterien für einen Second-Life-Batteriespeicher überhaupt her?

Batterien im Fahrzeugbereich werden aussortiert, können aussortiert werden, sobald sie einen gewissen Kapazitätsverlust haben. Batterien verlieren allein aufgrund der Alterung Kapazität, unabhängig davon, ob sie genutzt werden oder nicht. Und sie verlieren auch Speicherkapazität durch die Nutzung. Genauso auch durch schnelles Laden oder schnelles Entladen. Beides reduziert die Kapazität schneller, als wenn sie mit niedrigeren Strömen geladen oder entladen wäre.

Das klassische Laden und Entladen, wie es im Fahrzeugbereich stattfindet, sprich ich fahre an die Ladestation und ich fahre damit auf die Autobahn, entspricht einem schnellen Entladen und Laden.

Wird die Batterie langsam geladen, über mehrere Stunden, sechs Stunden, acht Stunden, vielleicht zehn Stunden, abhängig davon, wie groß die Batterie ist, ist das eine sehr gut verträgliche Ladung für eine Fahrzeugbatterie. Das ist wesentlich schonender, als wenn jemand zum Beispiel im Außendienst jeden Tag 400 Kilometer mit seinem PKW fährt und zwischendurch dann für 20 Minuten lädt und in der Zeit dann von von 0 oder 10 Prozent auf 80 Prozent hochlädt. Das ist das Schnellladen, was für Batterien schwierig ist. Schädlich würde ich nicht sagen, aber es reduziert die Lebensdauer. Je höher die Ströme, desto höher die Temperaturen. Und je höher die Temperaturen, desto stärker die Alterung.

In der täglichen Nutzung eines E-PKWs macht es bereits einen Unterschied, wenn geringe Kapazitätsverluste vorliegen. Besonders für Menschen, die auf die Reichweite angewiesen sind. Also wird eine solche Batterie, mit 80% Kapazität ausgetauscht, obwohl sie eigentlich „noch gut“ ist. Nur eben für diesen einen Anwendungsfall nicht ausreichend. Das bedeutet, dass es Rückläufer gibt, die noch hervorragend für einen Second Use eingesetzt werden können

Warum eine weitere Verwendung der Fahrzeugbatterien so wichtig ist

Diese Second Use, diese weitere Verwendung, hat einen großen Effekt auf die Nachhaltigkeit der ganzen Elektrifizierung des Verkehrs.

Die Rückläufer müssen segmentiert und sortiert werden und können dann, je nachdem, wie gut sie noch sind, wie viel Kapazität noch drin steckt und wie sonst der Zustand der Batteriemodule ist, für unterscheidliche Einsatzgebiete, wie beispielsweise Batteriespeicher, genutzt werden.

Manche werden direkt ins Recycling gehen, andere werden angeboten für eben Speicheranwendungen.

Zu beachten ist, dass wir über enorme Mengen reden. Also wenn wir jetzt davon sprechen, dass vielleicht ein paar tausend im Jahr zurückkommen, reden wir davon, dass in fünf Jahren, sechs Jahren, sieben Jahren Millionen Batterien zurückkommen werden.

Die dann einfach alle in die Schrottpresse zu schieben, ist nicht nachhaltig. Es gibt verschiedene Ansätze, um solche Batterien weiterzuverwenden: vom Heimspeicherbereich bis zum Großspeicher.

Wichtig ist dabei zu berücksichtigen, dass so eine Batterie eben nicht neu ist, dass das Speichersystem, wo man sie einbauen möchte so gestaltet ist, dass es sich lohnt, eine Batterie oder mehrere Batterien für einige Jahre dort einzusetzen. Wenn man sich einen neuen Speicher auslegt und bauen lässt, dann sind die häufig für 10 bis 15 Jahre vorgesehen mit neuen Batterien, während eine Fahrzeugbatterie auch durchaus für zwei bis fünf Jahre dann nur in die Nutzung kommt und dann schließlich ins Recycling überführt wird.

Der größte Vorteil, den die Fahrzeugbatterien haben oder haben werden, ist eben ein geringerer Anschaffungspreis als neue Batterien.

Aktuelle Lösungsansätze für Batterie-Rückläufer

Es gibt Ansätze von Batterieanbietern, die sind im Moment so aufgestellt, dass.sie die Rückläufer entweder selber in stationäre Speicher verbauen und die dann als Speichersystem in den Markt verkaufen, zusammen mit unseren Frequenzumrichtern oder aber auch die Module an andere Systemintegratoren verkaufen und die dann aus den Modulen, entweder die Speicher bauen oder die Module, also die Batterie, die aus dem Auto kommt, aufmachen, auseinandernehmen und dann noch dadurch feiner sortieren. Da sind ja auch mehrere Zellen drin. Und die Zellen altern unter Umständen auch innerhalb dieses Moduls unterschiedlich. Und wenn man dann noch eine Ebene tiefer geht und dann eben sagt, innerhalb des kompletten Moduls schaue ich, was ist noch wie gut und pack alle guten und nehme die für die Anwendung und alle weniger guten nehme ich für was anderes oder bringe die zum Recyceln. Das hat natürlich einen höheren Aufwand mit sich. Der sich dann auch rechnen muss. Und das ist dann auch wieder eine Frage des Preises, für die diese Module verkauft werden oder angeboten werden. Und wie gesagt, kein Anbieter von E-Fahrzeugen hat meines Wissens bisher eine ganz klare Strategie langfristig aufgestellt, wie sie mit den Batterien umgehen wollen. Auch weil sich viel erst zeigen muss. Es wird sicherlich Prognosen und Erwartungen geben, was in welcher Form wie zurückkommt und auch sicherlich ganz viele Kostenabschätzungen und Auswertungen.

Aber der dauerhaft richtige Weg muss erst noch gefunden werden. Vielleicht gibt es auch nicht den einen richtigen Weg.

Dreh- und Angelpunkt Subventionen

Entscheidend wird auch sein, ob es eine gewisse Verpflichtung oder Förderung von regulatorischer Seite auf nationaler, internationaler Ebene gibt, die dazu verpflichtet, die Batterien, die aus dem Auto kommen, weiterzuverwenden. Was ich für sehr sinnvoll halten würde, aus reinen Nachhaltigkeitsgründen, aber ich habe dazu in diese Richtung noch nichts gesehen oder gehört. Das muss aber natürlich nicht heißen, dass es das nicht gibt. Sonst kann ich mir vorstellen, wenn es mehr Geld für das Recycling gibt oder nur etwas weniger als dafür, die Module an sich zu verkaufen, dass Batterien, die eigentlich noch gut sind, direkt ins Recycling gehen oder natürlich in die Entsorgung. Das wäre kein gutes Zeichen für die Zukunft und würde an dem ganzen Aspekt Energiewende aus meiner Sicht massiv vorbeigehen.

Unsere FREQCON-Lösung für Second-Life-Batterien

Wir als Freqcon haben im Bereich Fahrzeugbatterien, also Batteriespeicher auf Basis von Fahrzeugbatterien, schon einiges gemacht. Wir haben schon mit mehreren Fahrzeugherstellern zusammengearbeitet, wie Audi, VW, Skoda und natürlich Mercedes-Benz. Das haben wir aber auf unterschiedlicher Integrations-Ebene getan. Wir haben mit Audi e-tron Batterien für einen unserer Kunden, einen Energieversorger in Deutschland, einen Speicher aufgebaut, der hat etwa 900 Kilowattstunden an Kapazität. Das sind dann zwölf Autofahrzeugbatterien gewesen. Die haben wir zusammen mit unserem Frequenzumrichter für ein Megawatt in einem 20-Fuß-Standard-Seekontainer  eingebaut. Das ganze System inklusive Regalsystem, Steuerung, Kühlung, Überlegung für Einbringung, Batterietausch, was eben elementar ist für Second Life Use, mit kürzeren Lebensdauern im Zweitleben, haben wir gemacht, haben wir konstruiert, uns zusammen mit unseren Partnern überlegt und dann einen solchen Speicher aufgebaut.

Wichtig bei solchen Konstrukten ist immer, dass Fahrzeugbatterien, die nicht mehr in Ordnung sind, also in dem Speicher dann tatsächlich ihr Lebensende erreicht haben, ausgetauscht werden können, relativ einfach, vor Ort auf der Baustelle, ohne dass es zu hohe Kosten verursacht. Das ist sehr wichtig bei einer kürzeren Lebensdauer der Batterien.

Ein wichtiger Gedanke bei einer solchen Art von Speichern ist die Kompatibilität mit Nachfolgemodellen.

Nachfolgemodelle, Module für die Batterien, was es immer wieder geben wird in gewissen Abständen, können eine andere Kommunikation haben. Aber auch diese kann man mit unseren Frequenzumrichtern nach wie vor umsetzen. Dadurch bedingt, dass wir sehr flexibel sind, was den Spannungsbereich, unserer Frequenzumrichtung angeht.

Wir arbeiten mit DC-DC Stellern, also Anpassung der Eingangsgleichspannung auf ein Niveau in unserem Frequenzumrichter auf dem Zwischenkreis.

Und das bedeutet, dass wir im Prinzip rein von der Spannung her jede Autobatterie, die es da draußen aktuell gibt, an unseren Umrichter auch anbinden können. Wir bei Freqcon sind flexibel und kompetent, weil wir die Software, sprich unsere Software des Frequenzumrichters in der eigenen Hand haben, selbst entwickelt haben, selbst anpassen und da unglaublich viel Kompetenz und Erfahrung drin haben.

Wir sind in der Lage, auch neue Batterien mithilfe der Hersteller in komplexe Anlagen zu integrieren.

Was können wir damit nun tun? Wir sind damit dafür aufgestellt, in Zukunft auch in größerem Maßstab, größerer Menge Second Life Batterien zu verwenden, zu integrieren. Für den Moment haben wir als eigene Komplettlösung, die wir auf Basis von Fahrzeugbatterien bieten können, eine Kooperation mit Mercedes-Benz Energy. Und das ist, wie ich eingangs erwähnte, in der Konstellation, dass Mercedes eigene Batterien, also aus den Fahrzeugen, die zurückkommen oder die aus bestimmten Gründen nicht ins Fahrzeug gehen dürfen, aber für den stationären Bereich noch sehr gut geeignet sind, selber verbauen in Container auch mit Kühlsystemen, sehr vielen Sicherheitseinrichtungen und das Ganze unter dem Aspekt höchster Qualität und höchste Sicherheitsanforderungen. Und so bieten sie eben einen Batteriespeicher an, der zusammen mit unserem Frequenzumrichter als komplettes Third-Key-Batteriespeichersystem, gern auch mit gleichem Mittelspannungstransformator und Schaltanlage, als Lösung unseren Kunden angeboten wird.

Die Kooperation existiert schon viele Jahre und wir haben die Systeme Stück für Stück immer besser aufeinander abgestimmt und denken, dass wir da eine sehr nachhaltige und trotzdem attraktive Lösung geschaffen haben.

Service und Wartung für unsere BESS EV Batteriespeicher

Wir bieten ergänzend langfristig Serviceverträge an. Auch ein Batterieaustausch wäre theoretisch über uns möglich. Wir sind hier sehr flexibel und kundenorientiert. Häufig haben wir aber eher den Fall, dass unser Kunde eine gewisse Beziehung zu einem Batterienlieferanten hat und auch gewisse Kompetenzen hat. Aber theoretisch könnten wir als Freqcon das natürlich auch tun. Und was die Mercedes Speicher angeht, würden wir das natürlich auch entweder selbst oder in Zusammenarbeit mit Mercedes machen.

Für wen ist unser BESS EV Batteriespeicher optimal?

Wir empfehlen einen Second-Life-Batteriespeicher vor allem Kunden, die gezielt einen verstärkten Nachhaltigkeitsaspekt suchen. Mercedes ist natürlich ein großer Konzern, der sehr viel auf Standardisierung setzt und dementsprechend haben sie ein Standardsystem entwickelt, das größentechnisch so im Bereich dreieinhalb Megawattstunden liegt. Und bei Anfragen, die wir sehen, die dazu passen, entweder eben diese Größe oder eine Skalierung davon, berücksichtigen wir dieses System natürlich auch immer.

Konfiguartionen

Wir kombinieren unseren Umrichter mit dem Mercedes-Benz Energy Batteriespeicher. Hierbei ergeben sich folgende Konfigurationen:

Umrichter Container Umrichter Batteriespeicher Container Batteriespeicher
Umrichter 0.5 MW Umrichter in Batteriecontainer integriert 1 MWh 40 ft
Umrichter 0.7 MW Umrichter in Batteriecontainer integriert 1 MWh 40 ft
Umrichter 1 MW Umrichter in Batteriecontainer integriert 1 MWh 40 ft
Umrichter 0.5 MW 20 ft 1.4 MWh 40 ft
Umrichter 0.7 MW 20 ft 1.4 MWh 40 ft
Umrichter 1 MW 20 ft 1.4 MWh 40 ft
Umrichter 1.5 MW 20 ft 1.4 MWh 40 ft
Umrichter 2 MW 40 ft 1.4 MWh 40 ft
Umrichter 3 MW 40 ft 1.4 MWh 40 ft
Umrichter 4 MW 40 ft 2.8 MWh 2 x 40 ft
Umrichter 5 MW 40 ft 2.8 MWh 2 x 40 ft
Umrichter 6 MW 40 ft 2.8 MWh 2 x 40 ft
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