„Wir sind nicht einfach ein Batteriehersteller“, sagt Christopher Schöpf, CSO der in Dornbirn ansässigen E.Battery Systems, „wir wollen mit Hochtechnologie vielfältige Anwendungen in den Bereichen Elektromobilität und Energiespeicherung vorantreiben.“ Entstanden ist sein Unternehmen 2019 mit Blick auf die wachsenden Märkte rund um Energielösungen. „Dazu haben wir zwei verschiedene Business Units aufgebaut. In Unit 1 widmen wir uns der Entwicklung neuer Batteriesysteme für die Elektromobilität, Windkraftanlagen und andere Energiespeicher“, erklärt Schöpf. Für neue Battery Packs hatte E.BS bald eine patentierte Lösung entwickelt. „Dann stellten wir uns die Frage: Was tun mit Batterien aus E-Mobilen, die etwa nach 150.000 Kilometern und zehn Jahren Einsatzzeit das Ende ihrer Garantiezeit erreicht haben? Und was müssen wir erfüllen, um für dieses Second-Life nochmals zehn Jahre Gewährleistung geben zu können?“ Die Aufgabe war definiert – und Business Unit 2 geboren: „Unser Ansatz war hier, leistungsfähige Energiespeicher als flexible Containerlösung herzustellen. Dafür kaufen wir gebrauchte Batteriemodule zu und verbinden mehrere zu einem Gesamtsystem. Später wollen wir natürlich unsere eigenen Produkte dafür nutzen, wenn sie nach Ablauf der Garantiezeit nach zehn Jahren zu uns zurückkommen. Aber dafür ist unser Unternehmen noch zu jung“, verrät Christopher Schöpf. Für diese Aufgabe verlangte es ein anderes Kühlungskonzept als in Unit 1, wo mit der Immersionskühlung gearbeitet wird. Dabei liegen die einzelnen Akkus in einem Flüssigkeitsbad, von einem speziellen Öl umspült. Da die gebrauchten Batterien nicht geöffnet werden sollten, war dieser Ansatz hier ausgeschlossen. Umso mehr widmete sich E.BS der technologischen Gestaltung des gesamten Systems. „Wir haben dafür eine leistungsstarke KI im Einsatz“, verrät der Experte, „die uns laufend Informationen über den Zustand jedes Battery Packs liefert. Das ist erforderlich, da Akkus während ihres Einsatzes in Fahrzeugen verschieden beansprucht werden und sich daher in unterschiedlichen Zuständen befinden.“ Die Lösung liegt darin, die Belastung für jedes Pack dynamisch zu definieren. „Mittels dieser Multilevel-Inverter-Technologie verhindern wir die Überlastung einzelner Module, und die Gesamtlebensdauer steigt“, berichtet Schöpf. Und das hersteller- und technologieunabhängig: Fällt nach ein paar Jahren ein Batteriemodul aus, wird es durch ein anderes ersetzt.
Bei Anruf: Plug&Play
Eingebaut werden sollten die praktisch ausfallsicheren Battery Packs in einem Container, der sich flexibel aufstellen lässt und am Einsatzort etwa aus einer Photovoltaikanlage gespeist wird. „Also standen wir noch vor der Herausforderung, die passende Containerlösung zu finden“, berichtet Schöpf. Dabei ging es nicht nur um die äußere Hülle – die gewichtigen Batteriemodule mussten in stabile Racks eingeschoben werden können und der ganze Container mit einer leistungsstarken Kühlung ausgestattet sein. Und am besten sollte es eine standardisierte, skalierbare Lösung sein. Bald fiel die Wahl auf die Container-Spezialisten bei Rittal. Realisiert wurden die Anforderungen bei Rittal mittels eines Containers, in den perfekt passende 19-„-IT-Racks mit Schwerlastgleitschienen eingebaut sind, in denen die Batterien lagern. Als Grundgerüst dient das bewährte VX 25-System von Rittal. Dazu kommt eine Ri4Power Niederspannungshauptverteilung im 185-mm-System, welche Plug&Play beim Kunden ermöglicht.
Kühlung im Griff
Vollendet wurde der Part von Rittal durch eine durchdachte Kühlungsidee: Die sogenannte Kaltgang/Warmgang-Lösung – ein Konzept, das eigentlich aus der IT stammt, aber auch für diesen Einsatzzweck geeignet ist – sorgt für hohe Leistung und Effizienz, da die Luftzirkulation im Container den Energieverbrauch reduziert und keine Verrohrung nötig ist, wie sie etwa eine Flüssigkeitskühlung verlangen würde. Eine Herausforderung war es, die Kühlleistung an die aufgrund der variablen Leistungsentnahme unterschiedlich hohe Wärmeentwicklung der Battery Packs anzupassen. Dazu führte Rittal eine breit angelegte CFD-Analyse durch, um wirklich jede Schwachstelle aufzudecken. Ein Beispiel: Einen 20-Fuß-Second-Life-Container kühlen vier außen angebrachte Blue e+ Klimageräte von Rittal mit einer Leistung von jeweils 5kW. Je nach Außentemperatur brauchen sie im Vergleich zu anderen Klimageräten bis zu 75 Prozent weniger Energie – so steigern sie Effizienz und Nachhaltigkeit.
