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Im Rahmen des Projekts „FlyGrid“ stellt ein Forschungsteam unter Leitung der TU Graz den Prototypen eines Schwungrad-Energiespeichers vor. Dieser soll lokal Strom speichern und mithilfe einer Schnellladetechnologie abgeben. Um erneuerbare Energien wie Solar-, Wind- und Wasserkraft langfristig speichern zu können und bei Bedarf abzurufen, sind innovative Lade- und Speicherlösungen notwendig. Ihre Aufgabe ist es, Erzeugungsüberschüsse für Zeiten, in denen grüne Energie keinen Strom liefern kann, zu speichern. Zudem sollen sie die Netzstabilität verbessern und eine entsprechende Ladeinfrastruktur bereitstellen.
Prototyp eines Schwungrad-Energiespeichers für bessere Nutzung volatiler Energiequellen
Mit FlyGrid stellt ein Projektkonsortium aus Universitäten, Energieversorgern, Unternehmen und Start-ups den Prototypen vor. Der Schwungrad-Energiespeicher wurde in eine vollautomatisierte Schnellladestation integriert und soll so eine bessere Nutzung volatiler Energiequellen gewährleisten. Neben der TU Graz sind auch die Montanuniversität Leoben, myonic GmbH, easelink GmbH, myonic GmbH, die Energienetze Steiermark, SECAR Technologie GmbH, FWT COMPOSITES & ROLLS GmbH, THIEN eDrives GmbH und DAU GmbH & Co KG beteiligte Projektpartner.
Schwungradspeicher für weitere Tests in Betrieb genommen
Nachdem man den Schwungradspeicher an der Montanuniversität Leoben mehrere Monate getestet hatte, nahm Energie Steiermark ihn in Betrieb. Hier wolle man den FlyGrid nun unter realen Bedingungen weiter testen und optimieren. Der Speicher des Prototyps besitzt 5 Kilowattstunden und ermöglicht aktuell eine Ladeleistung von 100 kW. Darüber hinaus sind aber auch größere Speichermengen möglich. Um die Energie zu speichern, wird ein Rotor – das Schwungrad – durch einen Elektromotor auf eine hohe Drehzahl bis zu 30.000 Umdrehungen pro Minute beschleunigt und die Energie als Rotationsenergie gespeichert. Entnommen wird die Energie, indem der Rotor seine Rotationsenergie an einen Generator abgibt.
Für die Beschleunigung des Rotors wird ein verlustoptimierter, synchroner Reluktanzmotor genutzt, weil er einen sehr hohen Wirkungsgrad hat und keine Magnete oder Seltene Erden benötigt. Zudem verzeichnet der Speicher im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien eine hohe Lebensdauer, die nicht von der Anzahl der Ladezyklen abhängig ist.
Einziges Manko des Speichers ist das Halten der Ladeleistung, denn um diese zu halten, verbraucht der Motor Energie, wodurch sich der Speicher über einen gewissen Zeitraum entlädt. Ohne Energiezufuhr wäre der Speicher nach rund 25 Stunden gänzlich entladen, daher ist FlyGrid lediglich ein Kurzzeitspeicher. Er eignet sich daher nur, wenn häufig Energie eingespeist und wieder entnommen wird.
Integration in PV-Anlagen geplant
Das Projekt behielt jedoch nicht nur die Energiespeicherung und -abgabe im Blick, sondern fokussiert sich auch auf Aspekte der Energieversorgung, der Netzbelastung und der Ladeinfrastruktur. Demnach soll der Speicher auch in lokale volatile Quellen wie Photovoltaikanlagen integriert werden. Ihre Energie wird nicht nur zum Laden, sondern auch zur Einspeisung hoher Leistungen ins Netz gespeichert. Darüber hinaus könnte man FlyGrid auch als mobile Schnellladebox, z.B. in einer Baumaschine nutzen. Projektleiter Armin Buchroithner vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz erläutert:
„Die zunehmende Elektrifizierung der Mobilität und auch der Industrie sowie der Ausbau volatiler erneuerbarer Energiequellen sind eine Herausforderung für unsere Stromnetze. Daher ist es wichtig, Lösungen anzubieten, die einerseits das Stromnetz entlasten und andererseits die Nutzung der E-Mobilität erleichtern. Neben Lösungen wie chemischen Batterien oder Pumpspeicherkraftwerken bietet FlyGrid mit seinem Schwungradspeicher ein langlebiges System, das eine hohe Leistung bietet. Damit ist FlyGrid eine sinnvolle Ergänzung, die in kleinerem und größerem Maßstab den Umstieg auf erneuerbare Energien unterstützt.“
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