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SMA Altenso
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WESTRAFO
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STULZ WallAir Serie, WXUC5, Monoblock-Klimaanlage mit 35 kW
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Batterie-Energiespeichersystemen (BESS)
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Energiespeicherung im großen Maßstab
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Konstante und gleichförmige Temperatur von 25 °C innerhalb der einzelnen 40”-Container
Sichere, effiziente und individuelle Klimatisierung für Energiespeicherung im großen Maßstab
Insbesondere im Zusammenhang mit erneuerbaren Energiequellen wie Solar- oder Windenergie entwickelt sich die Energiespeicherung zu einer Schlüsseltechnologie. Derzeit stellen Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) die effizienteste und ausgereifteste Technologie für die Energiespeicherung im großen Maßstab dar. Diese Systeme bestehen typischerweise aus Containern voller Batterien, die während des Aufladens und Entladens gleichmäßig auf eine konstante Temperatur von ungefähr 23 °C gekühlt werden müssen. An dieser Stelle wird nun die Arbeit relevant, die STULZ (ein global tätiges Unternehmen für maßgeschneiderte Klimatisierung kritischer Infrastruktur) gemeinsam mit WESTRAFO (ein führendes Unternehmen im Bereich elektromechanischer und elektrischer Umrichter) für den Kunden SMA Altenso GmbH (Altenso) erbracht hat.
Der Kunde
SMA Altenso GmbH (Altenso) ist ein internationaler Systemintegrator von komplexen Batteriespeichersystemen, Wasserstoffanwendungen und Off-Grid- & Hybrid Lösungen im großen Maßstab mit Sitz in Deutschland. Als junges, vielfältiges und dynamisches Unternehmen arbeitet Altenso an der Implementierung innovativer Projekte im Energiebereich, um einen Beitrag zur Energiewende zu leisten.
Das Unternehmen beauftragte WESTRAFO mit dem Bau Batteriecontainer für die folgenden BESS-Projekte:
- Projekt ENERPAC in Büttel, Deutschland: Ein 35-MW-Solarpark mit Batterien mit 8 MWh, installiert in drei 40”-Containern, ermöglicht tagsüber eine gleichmäßige Energieeinspeisung. Dabei handelt es sich um eines der größten Hybrid-Systeme in Deutschland.
- Projekt JUWI in Australien: Das Solar-Hybrid-Kraftwerk Northern Goldfields umfasst einen 27,4-MW-Solarpark in Mt Keith und einen 10,7-MW-Solarpark mit einem Batteriesystem mit 10,1 MWac/5,4 MWh in Leinster. Dadurch werden die Gasemissionen während der ersten 10 Betriebsjahre an beiden Standorten um 540.000 Tonnen CO2 verringert.
- Projekt DECCI in Vraňany, Tschechische Republik: Die größte Batteriespeicheranlage in der Tschechischen Republik basiert auf einem Hybrid Kraftwerk. Dieses kombiniert eine BESS-Lösung mit einer Kapazität von 22 MWh in sieben Container mit aus der Luftfahrt abgeleiteten Verbrennungsturbinen mit einer Gesamtkapazität von 32,4 MW, sodass hohe Flexibilität und niedrige Betriebskosten ermöglicht werden.
An STULZ wurde hinsichtlich der thermischen Berechnungen des Projekts die Anforderung gestellt, eine konstante und gleichförmige Temperatur von 25 °C innerhalb der einzelnen 40”-Container aufrechtzuerhalten, die mit Ausnahme eines schmalen zentralen Gangs vollständig mit Batterien gefüllt waren.
Nach einigen anfänglichen Vorschlägen wurde, basierend auf der WallAir Serie, das WXUC5 entwickelt: eine Monoblock-Klimaanlage mit 35 kW, die auf jeder kurzen Seite des Containers installiert wurde.
Durch das Einblasen kalter Luft in einen doppelten Kanal, der oberhalb der Batterien platziert wurde, konnten die Container über die gesamte Länge von 12 Meter gleichmäßig gekühlt und beheizt werden. Der Heizbetrieb, der während der Standby-Phase der Batterie bei besonders niedrigen Außentemperaturen wie in Prag erforderlich ist, wurde mit mehrstufigen Elektroheizungen mit 13 kW realisiert.
Ansonsten sorgt ein Tandem Scroll Kompressor, bei dem Kompressoren mit unterschiedlicher Leistung eingesetzt werden, für eine feine Leistungsabstufung, die erforderlich war, um Lastschwankungen während des Aufladens der Batterie, des Standby-Betriebs und des Entladens zu bewältigen.
Da die Lösung für heiße und kalte Umgebungen gleichermaßen ausgelegt wurde, ermöglichen überdimensionierte Wärmetauscher und ein Winter-Kit den Betrieb in einem Außentemperaturbereich von -40 °C bis +50 °C.
Abschließend wurde das gesamte System mithilfe von CFD-Analyse simuliert, um das Luftverteilersystem über Lüftungsöffnungen zu optimieren und die erforderliche Luftmenge und Temperaturen zu gewährleisten und die Batterielebensdauer zu maximieren.
Die Partner Altenso, WESTRAFO und STULZ arbeiteten von den ersten Besprechungen bis zur Inbetriebnahme vor Ort eng zusammen, was die vorbereitenden Entwurfs- und Entwicklungsphasen ebenso einschloss wie Systemintegration und erfolgreiche Werksabnahmeprüfungen (FAT).
Die WXUC5 stellt die perfekte Lösung zum Kühlen von Containern für BESS-Anwendungen dar. Die drei Projekte ENERPAC, JUWI und DECCI dienten dabei als Sprungbrett. Nun wurden 3+2+7 Container mit 24 installierten Geräten realisiert, das Gerät ist jedoch fertig und erprobt, um eine Rolle als wichtige Komponente von Energiespeicherungssystemen zu übernehmen.
Das folgende Foto stellt das DECCI-Kraftwerk dar, mit einer Detailansicht der installierten WXUC5 bzw. einer Innenansicht eines mit Batterien gefüllten Containers.
WallAir
Mit der WXUC5, basierend auf der WallAir Serie, hat STULZ ein Gerät speziell für BESS-Anwendungen mit den folgenden Funktionen entwickelt:
- Hochleistung: 35 kW mit einem Monoblock-Gerät;
- Präzision und Ausfallsicherheit: stabile und gleichmäßige Raumtemperatur von 25 °C;
- „Climate Customized“: eine maßgeschneiderte Lösung für die spezifischen undkomplexen Anforderungen der BESS-Anwendung.
