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EnergyNews 1|201311Konventioneller Anschluss.Anschluss an den DC-Kreis der Batterie.Elektrolyten fließen während des Betriebsinnerhalb des Batteriestacks sogenannteStreuströme, die den Wirkungsgradder Batterie verringern. Je mehr Zellenin einem Stack direkt seriell verschaltetsind, desto größer die dadurch bedingtenVerluste. Es ist jedoch möglich, mehrereStacks in Serie zu schalten, um dieSpannung an den Klemmen des Batteriesystemsweiter zu erhöhen. Im hydraulischenKreis, der alle diese Stacks versorgt,fließen ebenfalls Streuströme, die jedoch,bedingt durch die längeren Rohrleitungen,besser beherrschbar sind. Insgesamtgilt: Je höher die Systemspannung derBatterie, desto weniger Komponentenbenötigt das EWS und desto kleiner sinddie zu übertragenden Ströme, was wiederumzu geringeren Verlusten führt. VomEWS aus gesehen sollten also möglichstviele Batteriezellen und -stacks in Seriegeschaltet werden, von der Batterie ausgesehen möglichst wenige. Wissenschaftleram IEH arbeiten daran, den optimalenVanadium-Redox-Flow-Batterie mitEnergiewandlungssystem.Kompromiss für beide Komponenten zufinden.Konventionell besteht das EWS meist auseiner Kombination eines DC/DC-Umrichtersund eines AC/DC-Umrichters. Nebendieser Variante erforschen Wissenschaftleram IEH derzeit zwei weitere: Zumeinen untersuchen sie, ob auf den DC/DC-Umrichter verzichtet werden kann.Der AC/DC-Umrichter muss dann direktdie an den Batterieklemmen anliegendeGleichspannung in die Netzspannungumwandeln. Das bedeutet, dass er aufdie kleinste Spannung ausgelegt werdenmuss, die beim Entladen der beinaheleeren Batterie anliegt. Höhere Spannungenkann der Umrichter problemlos in diegewünschte Wechselspannung umwandeln.Zum anderen untersucht das IEHeine dritte Variante, die besonders auf dieInstallation der Batterie in der Nähe einerWindkraftanlage ausgerichtet ist.Große Windkraftanlagen sind meist übereine Kombination aus einem AC/DC- undeinem DC/AC-Umrichter an das Netzangeschlossen. Dies liegt daran, dass sichdas Windrad bei verschiedenen Windgeschwindigkeitenunterschiedlich schnelldreht, was wiederum bedeutet, dass derGenerator der Windkraftanlage Spannungenunterschiedlicher Frequenz liefert.Da die Netzfrequenz immer gleich bleibt,muss die Generatorspannung zunächstin eine Gleichspannung (Gleichrichter)und dann in die 50-Hz-Netzspannung(Wechselrichter) umgewandelt werden.Theoretisch ist es möglich, die Batteriezwischen Gleich- und Wechselrichter zuschalten, also mit dem Punkt in der Windkraftanlagezu verbinden, an dem wie ander Batterie Gleichspannung anliegt. DasEWS der Batterie besteht dann nur nochaus einem DC/DC-Umrichter, der die veränderlicheGleichspannung der Batteriean die feste Gleichspannung des Umrichtersder Windkraftanlage anpasst.Für den Aufbau der drei Variantenbetrachten die Wissenschaftler jeweilsverschiedene Spannungsebenen undverschiedene Schaltungstopologien fürdie Umrichter. Sie modellieren alle Komponenten,um das für die VRF-Batterieoptimale EWS zu finden, was Wirkungsgradund Betriebssicherheit betrifft.Sebastian KönigWeitere Infos:Sebastian KönigInstitut für Elektroenergiesysteme undHochspannungstechnik (IEH)Telefon +49 721 608-42514E-Mail sebastian.koenig@kit.edu