Stromnetz absichern Liegende Energieversorger

Die Lerwick Power Station stellt die Hauptstromversorgung der schottischen Shetlandinseln dar. Das Kraftwerk ist bereits seit 1953 in Betrieb und erzeugt mit Dieselkraftstoff rund 67 MW Leistung. Aufgrund des steigenden Energieverbrauchs der rund 24 000 Einwohner der Inseln reicht die erzeugte Strommenge zu Spitzenzeiten jedoch nicht mehr aus. Das Kraftwerk läuft dann am Limit.

Zur Entlastungen wurden Windkraftanlagen gebaut und ans öffentliche Netz angeschlossen. Wegen der unterschiedlichen Intensität des Winds variiert die von ihnen erzeugte Strommenge allerdings erheblich. Dadurch ergeben sich Schwankungen im Stromnetz. Da das lokale Netz nicht an die Stromversorgung auf dem schottischen Festland angeschlossen ist, müssen Massen-Energiespeicher diese Schwankungen ausgleichen. Dafür kam auf den Shetland­inseln zunächst ein Energiespeichersystem mit Natrium Schwefel-Batterien zum Einsatz, das zu Spitzenzeiten den fehlenden Strom kompensierte. Wegen Sicherheitsbedenken wurden die veralteten Batterien jedoch wieder entfernt und durch fortschrittliche verschlossene Blei-Säure-Batterien (VRLA, valve-​regulated lead-acid) ersetzt. Da VRLA­Batterien, im Gegensatz zu anderen Batterietypen kein Gefahrgut darstellen, konnten sie unkompliziert per Schiff auf die Inseln transportiert werden. Die Batterien bei laufendem Kraftwerksbetrieb auszutauschen, war allerdings eine Herausforderung.

Liegende Lagerung spart Platz

Für die nötige Kapazität des Energiespeichersystems von 1 MW/ 3 MWh sorgen insgesamt 3186 VRLA-Batterien des Typs SLE1000 von Yuasa. Das Gebäude für die Lagerung der Batterien auf dem Kraftwerksgelände war bereits vorhanden. Deshalb mussten alle Batterien auf dem verfügbaren Platz untergebracht werden. Hierzu bot die SLE1000 einen entscheidenden Vorteil: Die verschlossenen VRLA-Batterien lassen sich sowohl liegend verbauen als auch stapeln. In Lerwick stecken sie zum Beispiel in Stahlregalen mit vier übereinanderliegenden Ebenen.

Dadurch konnte auf der bestehenden Fläche die notwendige Kapazität untergebracht werden, was bei einer OPzS-Batterie (Ortsfest, Panzerplatte Standard) nicht möglich gewesen wäre. Ein 48-V-Modul der SLE1000 benötigt beim Einbau einen Platz von 0,68 m², ein OPzS-Modul hingegen mit 1,22 m² fast doppelte soviel. Auf den Shetlandinseln ließ sich dadurch der Neubau des Gebäudes vermeiden.

Wartungsarm und sicher

Wenn Batterien liegend betrieben werden können, sind außerdem die frontgerichteten Anschlüsse sehr viel besser erreichbar und leichter zugänglich. Das erleichtert die Wartung und den Einbau. In puncto Wartung besitzen VRLA-Batterie generell gegenüber OPsZ-Modellen deutliche Vorteile. Während bei offenen Batterien regelmäßig Wasser nachgefüllt werden muss, entfällt dieser Aufwand bei verschlossenen. Gerade in Umgebungen, in denen die Bedingungen für einen Batterieaustausch ungünstig und gefährlich sind, wie in Lerwick, erhöht sich dadurch die Sicherheit.

Sicherer sind die SLE1000 auch durch die geringere Menge an freigesetztem Wasserstoffgas. Beim Laden erwärmen sich Batterien, wobei Wasserstoffgas entsteht. Offene Batterien geben große Mengen dieses hochexplosiven Gases ab. Um das zu verhindern, verfügen die SLE1000 über einen Rekombinationsprozess. Dadurch ist das notwendige Luftaustauschvolumen um rund 600 Mal kleiner als bei offenen Batterien. Um eine maximale Lebensdauer der Batterien zu erhalten, sollte bei der Lagerung auf einen definierten Abstand zwischen ihnen geachtet werden. Dadurch kann die kühlende Luft bestmöglich zirkulieren. Die Lebensdauer von Batterien ist bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C am höchsten.

Halbierte Ladezeit

Insbesondere bei der Anwendung in Kraftwerken müssen Batterien schnell einsatzbereit sein. Zum einen treten täglich bekannte Bedarfsspitzen auf, zum anderen können unvorhersehbare lokale Ereignisse Lastspitzen auslösen. In dem Fall ist es die Aufgabe des Massen-Energiespeichersystems, den Bedarf mit der Erzeugung zur Deckung zu bringen. Dazu müssen die Batterien jedes Mal möglichst schnell wieder aufgeladen werden, um für die nächste Bedarfsspitze erneut bereit zu stehen. Die SLE1000 verfügt über eine sehr gute Ladeakzeptanz, unterstützt durch eine dreistufige Kon­stantstromladung. Durch diese Technik wird sie bei einer Entladetiefe (DoD) von 50 Prozent innerhalb von fünf bis sechs Stunden wieder vollständig aufgeladen. Für den gleichen Vorgang benötigen OPzV-Batterien hingegen bis zu zwölf Stunden.

Das Kraftwerk in Lerwick ist somit deutlich besser auf Lastspitzen vorbereitet und kann einen reibungslosen Betrieb garantieren. Auch bei häufiger auftretenden Lastspitzen ist die Stromversorgung auf den Shetlandin-
seln dadurch gesichert.