Solarpanel, Windkraftanlagen und Li-Ionen-Batteriebehälter
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19.03.2019 Fachinformation 2108 0

Energiespeicher – Transformation der Energiewelt

Energiespeicher sind für die Energiewende von großer Bedeutung, um die schwankende Stromerzeugung der erneuerbaren Energien auszugleichen und das Stromnetz zu stabilisieren. Obwohl noch sehr am Anfang, deuten zahlreiche neue Forschungsansätze auf eine schnelle Entwicklung dieses Bereiches hin.

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Julia Migenda

Speichertechnologien sind ein zentrales Element der Energiewende, um die fluktuierende Energie aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen bedarfsgerecht zu verteilen und um Lastspitzen im Stromnetz abzufangen. Der Schlüssel einer defossilen Zukunft liegt unter anderem in der intelligenten Verknüpfung der Bereiche Stromerzeugung, Wärme und Mobilität. Auch hierfür sind flexible Speichermöglichkeiten erforderlich.

Bereits 2016 hat die DKE die Deutsche Normungsroadmap Energiespeicher vorgestellt. Sie wurde in Zusammenarbeit mit Experten aus Industrie und Wissenschaft erarbeitet und betrachtet ganzheitlich alle für die Energiewende relevanten Speichertechnologien. Die Bandbreite reicht von thermischen und elektrochemischen Speichern (bzw. Batterie-Speicher) über chemische Speicher, wie Power-to-Gas-Anwendungen, bis hin zu mechanischen Speichern wie Pumpspeicherwerken. Die Normungsroadmap benennt darüber hinaus die relevanten Normen und Standards innerhalb der fünf Technologiefelder.


Deutsche Normungs-Roadmap Energiespeicher

Die Deutsche Normungs-Roadmap Energiespeicher

bereitet die verschiedenen Bereiche im Themenfeld Energiespeichernormung auf, sodass sich die Normungs-Roadmap auch den bislang in der Normung noch nicht aktiven Interessierten erschließt.

  • Thermische Speicher (gewerbliche/industrielle Anwendungen)
  • Thermische Speicher (private Anwendungen)
  • Elektrochemische Speicher (z. B. Batteriespeicher, Redox-Flow-Batterien)
  • Chemische Speicher (z. B. Power to Gas, Power to Liquid)
  • Mechanische Speicher (z. B. Pumpspeicherkraftwerke, Lageenergiespeicher)
Zur Normungs-Roadmap Energiespeicher

Seit der Veröffentlichung hat sich das Themenfeld weiter rasant entwickelt. Die Bunderegierung unterstützt zahlreiche Forschungsprogramme zu diversen Speichertechnologien. Heimspeicher wurden in Deutschland bis Ende des vergangenen Jahres gefördert. In Folge dessen sind die Absatzzahlen stark gestiegen. Des Weiteren fallen in naher Zukunft die ersten Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung aus der auf 20 Jahre befristeten EEG-Förderung und werden die Nachfrage nach Einsatzmöglichkeiten für Stromspeicher weiter steigern lassen. Nach verhaltenem Start entwickeln sich inzwischen auch die Verkaufszahlen von Elektroautos in Deutschland vielversprechend. Große deutsche Hersteller haben bereits angekündigt, in die Batteriezellfertigung einzusteigen. Alle Fragen rund um den Beitrag von Elektroautos und Heimspeichern zur Netzstabilität haben damit deutlich an Gewicht gewonnen.

Einheitliche Prüfparameter und sichere Installation

Die Normung legt ein besonders hohes Augenmerk auf das Thema Sicherheit. Das Expertengremium DKE/K 371 „Akkumulatoren“ beschäftigt sich mit den Sicherheitsanforderungen an Batterien und Batterieanlagen. Die Anwendungsregel VDE-AR-E 2510-50 legt die Sicherheitsanforderungen an stationäre Batteriespeicher fest, welche die Sicherheit des Speichers während seines kompletten Lebenszyklus – Lagerung, Transport, Installation, Betrieb, Instandsetzung, Demontage und Recycling – gewährleisten sollen. Die Anwendungsregel enthält außerdem entsprechende Nachweismethoden durch Sichtprüfungen, Dokumentenprüfungen sowie praktische Typ- und Stückprüfungen.

Der Arbeitskreis „Modulare Batteriesysteme“ (DKE/AK 371.0.13) erarbeitet aktuell eine Anwendungsregel zur Frage, wie Teilkomponenten sicher zu Speichern zusammengeschaltet werden können. Diese Bauweise ermöglicht unter anderem die individuelle, flexible Anpassung an aktuelle, technologische Entwicklungen und kundenspezifische Anforderungen. Künftig wird dies auch die Möglichkeit eröffnen, solche Komponenten verbraucherfreundlich auswechseln zu können, um sie in unterschiedlichen Anwendungen zu nutzen. Auf diese Weise sollen Batteriespeicher zukünftig geräteübergreifend, beispielsweise in Heimspeichern, Rasenmähern, Notstromaggregaten oder Robotern, einsetzbar sein. Sobald das nationale Dokument vorliegt, wird die DKE auch international einen Vorschlag einreichen.

Batterie Energiespeicher
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Zusätzlich zum Thema Sicherheit sorgt die VDE-AR-E 2510-2:2015-09 dafür, dass Batteriespeicher in der Niederspannung von Anfang an netzverträglich angeschlossen wurden. Diese Anwendungsregel wird zurzeit im Arbeitskreis „Stationäre elektrische Energiespeichersysteme am Niederspannungsnetz“ (DKE/AK 221.5.4) überarbeitet und an die neusten technischen Entwicklungen angepasst. Das ist die Grundlage dafür, dass Speicher bei weiter steigenden Installationszahlen einen Beitrag zur Systemstabilität leisten können. Sie unterstützt außerdem die transparente Abrechnung von erzeugtem und verbrauchtem Strom, was für alle künftigen Prosumer-Lösungen relevant ist.

Ergänzend zur Integration müssen auch entsprechende Prüfverfahren entwickelt werden und sind daher wesentlicher Bestandteil für die Integration von Speichern ins Stromnetz. Das Expertengremium DKE/UK 261.1 „Elektrische Energiespeichersysteme“ bearbeitet genau diese Fragestellungen im Normungskontext.

Die DIN EN IEC 62933-2-1 (VDE 0520-933-2-1):2019-02 definiert die Prüfbedingungen und ist unabhängig von einzelnen technischen Energiespeicher-Lösungen. Als Parameter werden unter anderem Kapazitäten, Eingangs- und Ausgangsbemessungsleistung, Systemwirkungsgrad, Lebenszyklen und Spannungs- sowie Frequenzbereiche behandelt. Für die Prüfverfahren werden nicht nur Prozesse für die Parameter-Prüfung, sondern auch eine klassenbasierte Eignungsprüfung und Systemimplementierung untersucht.

Der Entwurf der E DIN EN 62933-3-1 (VDE 0520-933-3-1):2017-08 definiert wesentliche Elemente für die sachgerechte Planung und Installation von elektrischen Energiespeichersystemen (ESS) und stellt ihren sicheren Betrieb im Zusammenspiel mit dem Netz sicher. Dabei werden aufgrund der Eigenschaften des Netzes und der Versorgungssicherheit Planungs- und Installationsprozesse erläutert, die kritische Eigenschaften, wie Netzstabilisierung oder Frequenz- und Spannungsregelung, berücksichtigen. Natürlich wird auch ihrer flexibler Einsatz berücksichtigt: Von Spitzenlastmanagement über Lastverschiebung bis hin zur Integration in Inselnetze werden die Anforderungen an ESS grundlegend beschrieben.


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In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und –verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie auf unserer

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Wiederverwendung, Second Life und Wiederverwertung

Mit steigenden Stückzahlen rücken die Themen Recycling und Second Life immer mehr in den Mittelpunkt. Energiespeicher enthalten zahlreiche, wertvolle und seltene Ressourcen, über die Deutschland und Europa kaum verfügen. Alleine aus wirtschaftlichen Gründen ist daher ein sorgsamer Umgang geboten. Zudem stellen der Abbau von Kobalt, Mangan und Nickel als auch die Gewinnung von Lithium erhebliche Eingriffe in die Umwelt dar und verursachen in relevantem Umfang CO2-Emissionen.

Im Sinne der Nachhaltigkeit ist also die zentrale Frage, wie sich Batterien möglichst lange anwenden lassen. Um eine echte Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen, müssen Speichersysteme außerdem so gestaltet sein, dass die Rohstoffe nach dem Lebensende des Geräts wieder möglichst vollständig für die Produktion verwendet werden können.

Li-Ion Elektrofahrzeug Batteriekonzept. Autosymbol mit EV-Batterien auf hölzernem Schreibtisch mit 3D-Rendering.
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Zahlreiche Forschungsprojekte beschäftigen sich darüber hinaus mit Fragen, wann es sinnvoll ist, eine Batterie vollständig zu recyceln oder ihr in einer neuen Anwendung ein neues Leben zu schenken. Wenn beispielsweise Batterien aus Elektroautos ein Second Life in einer anderen stationären Anwendung finden sollen, ergeben sich Aspekte der Sicherheit sowie der Produktkompatibilität unterschiedlicher Hersteller.

Einen wichtigen Beitrag dazu leistet die Studie „Second-Life-Konzepte für Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen“. Entstanden unter der Federführung des VDE, untersucht die Studie die ökonomischen Potenziale und den ökologischen Footprint für die Wiederverwertung von Lithium-Ionen-Batterien. Sie zeigt, welche Anwendungen der ausgedienten Elektrofahrzeug-Batterien möglich sind, wie sie sich in Bezug auf Rest- und Kapitalwert im Vergleich zu Neu-Batterien rechnen, welchen Einfluss die Weiterverwendung auf die Total-Cost-of-Ownership eines Elektrofahrzeugs hat und welchen Umweltvorteil die sogenannten Second-Life-Batterien besitzen. Das Ergebnis der Studie: Es besteht ein signifikantes wirtschaftliches und ökologisches Potenzial für Second-Life-Konzepte, wenn der Markt für Elektromobilität und Batteriespeicher wie vorgesehen wächst.

Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten werden in kommende Normungsvorhaben einfließen. Bei der Erörterung dieser Themen ist es wichtig, alle relevanten Vertreter, also neben Auto- und Batterieherstellern auch Vertreter der Abfall- und Recyclingwirtschaft, zu hören, damit Standards gemeinschaftlich festgelegt werden können. Die DKE agiert hier als neutrale Plattform, wo sich betroffene Interessensgruppen austauschen können.

Redaktioneller Hinweis:

Die im Text aufgeführten Normen können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Zum VDE VERLAG

Übersicht der im Artikel aufgeführten Normen und Anwendungsregeln

Norm Titel
DIN EN IEC 62933-2-1 (VDE 0520-933-2-1):2019-02 Elektrische Energiespeichersysteme - Teil 2-1: Einheitsparameter und Prüfverfahren - Allgemeine Festlegungen (IEC 62933-2-1:2017); Deutsche Fassung EN IEC 62933-2-1:2018
E DIN EN 62933-3-1 (VDE 0520-933-3-1):2017-08 Elektrische Energiespeichersysteme - Teil 3-1: Planung und Installation - Allgemeine Festlegungen (IEC 120/94/CD:2016)
VDE-AR-E 2510-50 (VDE -AR-E 2510-50):2017-05 Stationäre Energiespeichersysteme mit Lithium-Batterien - Sicherheitsanforderungen
VDE-AR-E 2510-2 (VDE -AR-E 2510-2):2015-09 Stationäre elektrische Energiespeichersysteme vorgesehen zum Anschluss an das Niederspannungsnetz

Auswahl beteiligter DKE-Gremien an Energiespeichern

Gremium Bezeichnung
DKE/AK 221.5.4 VDE-AR-E 2510-2 Stationäre elektrische Energiespeichersysteme am Niederspannungsnetz
DKE/UK 261.1 Elektrische Energiespeichersysteme
DKE/K 371 Akkumulatoren
DKE/AK 371.0.13 Modulare Batteriesysteme

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In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und –verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie auf unserer

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