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Alternative zu Batteriespeichern

Einspeiseumrichter für Schwungmassenspeicher

30. Januar 2014, 13:58 Uhr | Heinz Arnold

Für den Einsatz in Schwungmassenspeichern hat SIEB & MEYER (Hannover Messe: Halle 27, Stand N65) den Einspeiseumrichter SD2R entwickelt. Er regelt große Massen und hohe Ausgangsfrequenzen dynamisch und gewährleistet so einen sicheren und effizienten Betrieb der Systeme.

Hochdrehende Schwungmassenspeicher (Flywheel) sind derzeit auf dem Weg zur Serienreife und bieten in bestimmten Anwendungen klare Vorteile gegenüber den klassischen Batteriespeichern. Das Einspeisesystem SD2R von SIEB & MEYER stellt jetzt die für den Betrieb von Schwungmassenspeichern benötigte Leistungselektronik zur Verfügung – inklusive der für das Energiemanagement notwendigen Regelungsalgorithmen. Somit wird ein hochdynamisches Auf- bzw. Entladen des Speichers ohne umrichterbedingte Verluste möglich. »Die mittels Flywheel zu speichernde Energiemenge steigt proportional zur Trägheitsmasse des rotierenden Körpers und zum Quadrat mit der Drehzahl«, erläutert Torsten Blankenburg, Vorstand Technik von SIEB & MEYER. Aufgrund von mechanischen und elektrischen Grenzen – zum Beispiel der maximal möglichen Umfangsgeschwindigkeit und der Ausgangsfrequenz der Antriebselektronik – ist es in der Praxis notwendig, zwischen beiden Systemparametern ein Optimum zu finden.

Für die Antriebselektronik bedeutet dies, dass eine große Masse beschleunigt, auf eine hohe Drehzahl gebracht und wieder kontrolliert abgebremst werden muss. Diese Aufgabe erfüllt die speziell für Hochgeschwindigkeitsmotoren und -generatoren entwickelte Elektronik des: Möglich sind Leistungen von bis zu 100 kVA und Drehzahlen bis 120.000 1/min. Der vom SD2R bereit gestellte 4-Quadranten-Betrieb gewährleistet, dass der Energiefluss in beide Richtungen sichergestellt ist. Aufgeladen wird der Speicher im motorischen Betrieb, während die Energie im generatorischen Modus abgerufen wird. »Zudem ist es zwingend notwendig, dass die von der Antriebselektronik bedingten Motorverluste während des Auf- und Entladens auf ein Minimum reduziert werden«, so Blankenburg. »Schließlich wird das Flywheel inkl. Motor/Generator in der Regel im Vakuum betrieben und kann somit nur sehr begrenzt Verluste über Strahlungsenergie abführen.« Hier leisten die von SIEB & MEYER entwickelten Regelalgorithmen ihren Beitrag.

Schwungmassenspeicher sind flexibel einsetzbar: Sie lassen sich verschiedenen Leistungsbereichen anpassen und sind daher für unterschiedliche stationäre, aber unter Umständen auch für mobile Anwendungen interessant. So können die rotierenden Speicher zusätzlich Frequenzschwankungen und Spannungsänderungen im Stromnetz entgegenwirken und so zur Netzstabilität beitragen, was zum Beispiel für Unternehmen mit sensiblen Produktionsmaschinen oder auch in hochverfügbaren Rechenzentren interessant sein kann. Je größer der Anteil von fluktuierender Leistung an der öffentlichen Stromerzeugung ist, desto wichtiger werden solche Technologien zum Ausgleich der (wetterbedingten) Leistungsschwankungen.