Projekt m-Bee: Effizienzsteigerung und Kostenreduktion von Stromspeichern

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Das Start-up m-Bee hat ein ganz neues Konzept für große Stromspeicher entwickelt, das diese stabiler und effizienter macht. Es hebt die Trennung zwischen Leistungselektronik und Batterie auf und erzielt damit höhere Wirkungsgrade über einen weiten Leistungsbereich. Die Systeme werden auch sicherer und flexibler.

Wie das System von m-Bee funktioniert

Normalerweise bestehen Batteriespeicher aus einer Hochvoltbatterie und einem zentralen Wechselrichter. Wenn ein Bauteil ausfällt, wird das ganze System instabil. Bei m-Bee hat man einen anderen Ansatz: Die zentralen Wechselrichter fallen weg, stattdessen stattet man jedes Batteriemodul mit den Leistungsplatinen von m-Bee aus und verschaltet die Module einzeln.

Dieser Ansatz hat einige Vorteile. Es steigert die Ausfallsicherheit und verbessert die Sicherheit, er sorgt für eine höhere Energieeffizienz und vereinfacht Arbeitsprozesse. Auch die nutzbare Energiekapazität der Speicher steigt auf diese Weise, und der Umgang mit variierenden Batterieparametern wird verbessert.

Im Detail funktioniert das so: Batteriesysteme bestehen aus Batterieblöcken, zum Beispiel mit je 48 Volt. Diese werden in Reihe hintereinander geschaltet, so dass große Wechselrichter mit lebensgefährlichen Spannungen von teilweise 800 Volt betrieben werden. Diese hohe Spannung wird grob zerhackt, um die passende sinusförmige Wechselspannung von 220 Volt für das Stromnetz zu erzeugen.

Bei m-Bee verschaltet man die Batterieblöcke hingegen einzeln parallel und erzeugt die nötige Spannung mit einer raffinierten Schaltung. Elektronische Schalter bestimmen, ob und welche Batterien parallel oder in Reihe geschaltet werden. So erzeugt das „Stabl“ genannte System von m-Bee die sinusförmige Wechselspannung direkt. Das heißt, die hohe Systemspannung fällt weg, stattdessen arbeiten die Bauteile bei Batteriespannung und bei niedrigerer Frequenz. Zwar benötigt man dafür mehr Bauteile, dafür sind diese günstiger.

Optimierte Software verschaltet Batteriemodule dynamisch

Die Ingenieure von m-Bee haben auch die Software optimiert, die die Batteriemodule dynamisch verschaltet. Diese schont schwächere Module und verschaltet leistungsfähigere Module dafür häufiger. Auch das ist ein Unterschied zu konventionellen Systemen, wo die gesamte Batterie nur so stark ist wie das schwächste Modul.

Bei m-Bee lassen sich deshalb auch gebrauchte und neue Batterien kombinieren und gemeinsam betreiben. Man kann mit dem System einen höheren Wirkungsgrad über einen breiten Leistungsbereich erzielen, ohne dass die Kosten steigen. Das Prinzip ist aus der Hochspannungs-Gleichspannungs-Übertragung bekannt, wo diese Technologie für Umrichter normal ist. Das System von m-Bee eignet sich für alle üblichen Batterietypen.

Preisgekrönte Entwicklung

M-Bee ist ein Projekt an der Universität der Bundeswehr München, das vier ehemalige Studenten ins Leben gerufen haben. Sie wollen Batteriespeicher für Industrie und die Elektromobilität verbessern und einen neuen Standard für Wechselrichter setzen. Ein Prototyp ist bereits in Betrieb.

Das Team erhielt bereits mehrere Preise für seine Entwicklung: Es zählt zu den Gewinnern des Münchner Businessplan Wettbewerbs und des Global Call for Battery Storage und gehört zu den „Energiespeicher Highlights“ 2020 des PV Magazins. Das Projekt wird vom ESF-Bundesprogramm „EXIST-Forschungstransfer“ mit Mitteln des Europäischen Sozialfonds und des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert.

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