Weltweit erstes dreiphasiges Inselsystem mit Lithium-Ionen-Speicher versorgt Alpenhütte

Der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien hat sich im netzgekoppelten Bereich längst etabliert und auch bewährt. So werden bei Speicherlösungen zur Eigenverbrauchserhöhung von Photovoltaikanlagen heute kaum mehr andere Batterietypen verbaut. Anders ist die Situation dort, wo es kein öffentliches Stromnetz gibt. Elektro-Mechanik Meisl GmbH mit Sitz in Berchtesgaden hat sich vor mehr als 20 Jahren auf diesen Bereich zwischen Berghütten und einsamen Inseln spezialisiert und baut seither Inselanlagen an Extremstandorten in enger Entwicklungszusammenarbeit mit SMA.

Die Wirtsleute der Ostpreußenhütte, Barbara Weiß und Harald Anders (rechts außen), sind froh über die neue, zuverlässige Batterie. Foto mit den Inbetriebnahmetechnikern der Firma Meisl.

Die Ostpreußenhütte liegt auf 1.630 m Seehöhe nahe Werfen in Österreich, wird ganzjährig bewirtschaftet und bietet Übernachtungsplätze für 48 Bergwanderer. Mitten in den Salzburger Kalkalpen gelegen, existieren hier keine Anschlussmöglichkeit an das öffentliche Stromnetz. Die Abgelegenheit der Hütte bietet optimale Voraussetzungen für ein solares Hybridsystem mit integriertem Speicher: Die Sonneneinstrahlung ist hoch, die Zuwege für möglichen Dieseltransport sind schwer passierbar, Dieselgeneratoren stören gleichzeitig durch Lautstärke und umweltschädigende Emissionen.

Die PV-Anlage mit integriertem Speicher hingegen sichert eine ganzjährige umweltverträgliche Elektrizitätsversorgung. Aufgrund der chemischen Struktur stoßen konventionelle Bleibatterien bei den extremen Temperaturverhältnissen der Berge und der hohen Zyklenbelastung an ihre natürlichen Grenzen. Gemeinsam mit Sony und SMA nahm daher die Vision ‚Lithium-Ionen-Akkus für große dreiphasige Systeme im Off-Grid-Bereich‘ schnell Gestalt an.

Sunny Island und Lithium-Ionen-Speicher sichern ganzjährige Energieversorgung

Im Juni 2014 war es dann soweit: Nach umfangreichen Belastungstests am SMA Prüfstand in Kassel und am Teststand der Firma Meisl wurde die weltweit erste dreiphasige Inselanlage mit Sony Lithium-Ionen-Speicher auf der Ostpreußenhütte in Betrieb genommen.

Das System besteht aus drei Sunny Island 8.0H und vier Batterieblöcken mit einer Gesamtspeicherkapazität von 38,4 kWh. Zwei Photovoltaikanlagen (8,6 kW_P) sowie ein Pflanzenölblockheizkraftwerk (20 kW) liefern sauberen Strom. Der Strombedarf beträgt im Durchschnitt ca. 60 kWh pro Tag.

Die bisherigen Erfahrungen sind sehr gut. Einziges Problem bisher: Als die Temperatur im Batterieraum im Winter unter 0 °C absank, kam es zu einem softwarebedingten Ausfall der Anlage. Die Herstellerfirmen Sony und SMA reagierten umgehend mit einem Softwareupdate, um dieses Problem in Zukunft auszuschließen.

Der neue Lithium-Speicher im 3-phasigen Sunny Island Inselsystem bewährt sich trotz extremer Belastung durch ganzjährig hohen Strombedarf und hoher Zyklenzahlen auch auf dem Rotwandhaus

Hybride Energieversorgung macht Schule

Aufgrund der positiven Erfahrungsbilanz installierte die Firma Meisl bereits mehrere weitere dreiphasige Inselanlagen mit Sony Lithium-Ionen-Speicher. Die bisher größte Anlage befindet sich auf dem ganzjährig stark frequentierten Rotwandhaus auf 1.737 m in den Bayrischen Voralpen. Der Strombedarf von teilweise über 150 kWh in der Hauptsaison wird mit einem Hybridsystem aus einer Photovoltaikanlage (15 kW_P), einem Kleinwindkraftwerk (5 kW) und einem Pflanzenölblockheizkraftwerk (25 kW) gedeckt.

Neben der Photovoltaikanlage und dem Blockheizkraftwerk liefert auch dieses Kleinwindkraftwerk Strom für die Berghütte.

Auf dem Rotwandhaus kam es durch sehr hohe Leistungsspitzen und Dauerleistungen und den damit verbundenen hohen Zyklenzahlen in der Vergangenheit zu gravierenden Problem mit dem verbauten Blei-Gel Speicher. Dieser wurde nun durch vier Sony Lithium-Eisenphosphat-Blöcke mit insgesamt 76,8 kWh Speicherkapazität ersetzt, um die häufigen Ausfälle der Anlage in den Griff zu bekommen. Auch hier sind die Erfahrungen auch bei großen Lastwechseln durchwegs positiv.

Hervorragende Zelltechnik und hohe Modularität

Vorteile der Fortelion-Lithium-Eisenphosphat-Zelle des japanischen Herstellers Sony weisen eine hohe Belastbarkeit bei Lastwechseln, große Entladetiefe und hohe Zyklenzahl auf. Zusätzlich wurde bereits beim Zell- und Systemdesign ein Augenmerk auf die Sicherheit des Systems gelegt. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Modularität der Systeme von Sony, wodurch fast beliebige Systemkonfigurationen möglich sind – und damit eine optimale Gesamtsystemauslegung.

Off-Grid-Systeme für die höchsten Gipfel und die abgelegensten Inseln

Elektro-Mechanik Meisl GmbH verbaut neben SMA Wechselrichtern und Batteriespeichern auch Blockheizkraftwerke, PV-Anlagen, Wasseraufbereitungsanlagen, Brandmeldesysteme und vieles mehr. Diese Komponenten werden auch im netzgekoppelten Bereich eingesetzt abgerundet durch eine selbst entwickelte Energiemanagementzentrale und netzgekoppelte Speicherkomplettsets. Ergänzt wird das Betätigungsfeld der Firma durch eine gemischte Eisenwarenhandlung, sowie der elektrotechnischen Betreuung zahlreicher Industriebetriebe, individuellem Schaltschrankbau, Retrofit und Maschinenerstausrüstung. Bezüglich dreiphasiger Sunny Island-Inselsysteme mit Lithium-Ionen reichen die nächsten geplanten Projekte vom Multicluster-Großprojekt im Amazonastiefland Kolumbiens über kleinere Inselprojekte im indischen Ozean bis hin zur Energieversorgung einer deutschen Forschungsstation in der Antarktis.