Erster Second Life Quartierspeicher aus gebrauchten Autobatterien ist in Betrieb 15. December 2023

Wir durften am 22. November 2023 am Start-Event des Smart Energy Projekts unseren neuen Second-Life-Quartierspeicher vorstellen.

In der aktuellen, herausfordernden Phase der Energiewende, in der es gilt, die herkömmliche fossile und nukleare Energieversorgung zunehmend mit erneuerbarer Energie wie Wind und Sonne zu ersetzen, erhält auch die Integration gebrauchter E-Fahrzeug-Batterien als Energiespeicher eine entscheidende Rolle bei der dynamischen Stabilisierung der Stromnetze. Indem sie überschüssige erneuerbare Energie – beispielsweise mittels Photovoltaik – aufnehmen und bedarfsgerecht freigeben, können mit ihnen – unabhängig von der Wetterlage – Black-outs oder Brown-outs überbrückt werden, sobald das städtische Stromnetz überlastet ist. Dies gilt für Strombedarf von Unternehmen, wie für Eigenheime.

Die dezentrale Energieerzeugung sowie unser erhöhter Stromkonsum stellen neue Anforderungen an das Netz und erfordern nicht nur eine Veränderung in der Energieerzeugung, sondern auch eine neue Dynamik im Energiemanagement.


Zweitanwendung von E-Fahrzeugbatterien

Ausgediente E-Fahrzeugbatterien eignen sich aufgrund ihrer noch verbleibenden Kapazität von 80% ideal für eine Zweitanwendung als stationäre Stromspeicher und bieten somit im Vergleich zu neuen Batterien eine verbesserte Klimabilanz, da das vorzeitige Recycling hinausgezögert und Abfall reduziert wird. Daneben haben Second-Life-Speicher auch einen finanziellen Anreiz, da sie bereits einen Zyklus durchlaufen haben und somit günstiger sind.

Ein modulares System bis 1.6 MWh pro Container

Weitere Vorteile bringt der Quartierspeicher mit Autobatterien auch auf technischer Ebene. Mit der direkten Integration kompletter Autobatterien in unser System wird die Produktion der Energiespeicher massgebend beschleunigt. Dank unserer Kooperation mit Renault können wir nicht nur gebrauchte Autobatterien beziehen, sondern werden durch die Bereitstellung der Protokolle vom Autohersteller unterstützt. Die Zusammenarbeit bringt somit zwei wesentliche Vorteile mit sich: zum einen ist dies die Kontinuität in der Batterieversorgung, die bei einem Recycling-Unternehmen nicht zwingend gewährleistet ist. Zum andern können wir dank der Zurverfügungstellung der Protokolle das originale Battery-Management-System von Renault nutzen. Dies beschleunigt den Installationsprozess, spart Kosten und die Sicherheit ist gewährleistet.

Anpassungsfähigkeit und breites Anwendungsspektrum

Mittels modularen Systems können mehrere Batteriepacks – auch unterschiedlicher Hersteller – kombiniert und erweitert werden. Die flexible Systemhandhabung ermöglicht es uns, effektiv auf spezifische Kundenwünsche einzugehen. Dank des modularen Systems lassen sich Home-Speicher mit 20-40kWh, über den Gewerbespeicher (ein 10-Fuss-Container) mit 40-200kWh, und bis hin zu einem Industriespeicher bis 1.6MWh in einem 40-Fuss-Container realisieren. Des Weiteren lassen sich die Akkupacks bei einem Ausfall ganz einfach austauschen und das restliche System fährt ohne Unterbrechung fort. Das smarte Energiemanagementsystem deckt ein breites Spektrum an Anwendungsfällen ab – von der Eigenverbrauchsoptimierung über Peak Shaving bis hin zu Backup Power, Solaranlagen, Ladestationen und mehr.

Überblick über das Smart Energy Projekt Basel

Smart Energy Basel, ein Ergebnis der Zusammenarbeit lokaler Start-Ups, Großunternehmen und des Smart City Lab Basel, zielt darauf ab, Basel als Vorreiter für innovative Energiekonzepte zu etablieren. Dieses Projekt demonstriert, wie durch Zusammenarbeit eine nachhaltige und effiziente Energiezukunft gestaltet werden kann. Es kombiniert modernste Solarstromtechnologien mit Second-Life-Batteriespeichern und Ladestationen, um den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren. Ein zentraler Aspekt ist der Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV), eine Gemeinschaftsinitiative, die lokal produzierten Solarstrom nutzt und so den Stromkauf reduziert. Die Partner profitieren von tieferen Netzkosten und günstigeren Preisen, da der produzierte Strom unabhängig vom Netzbetreiber verrechnet wird.

Unsere Vision ist eine nachhaltige Transformation der Energielandschaft, die erneuerbare Energiequellen effizient nutzt und Ressourcen durch Kreislaufwirtschaft länger verwertet. Mit Second-Life-Industriespeichern streben wir ein Energieökosystem an, das die lokale Infrastruktur bereichert und als Modell für smarte Arealentwicklung dient.

Die Notwendigkeit einer nachhaltigen städtischen Entwicklung

Die städtische Energieversorgung befindet sich im Umbruch. Mit dem Aufstieg von Elektrofahrzeugen und der Nutzung erneuerbarer Energien hat sich eine kritische Masse für Veränderungen in der Energieinfrastruktur gebildet. Smart Energy Basel ist eine Antwort auf diese globale Dynamik und positioniert sich als Lösung für eine nachhaltigere Energiepolitik. Second-Life-Batterien bieten eine umweltfreundliche Alternative, die ökonomisch und ökologisch notwendig ist, um neue Batterien zu reduzieren und Ressourcen wiederzuverwerten. Der Markt für Elektrofahrzeuge wächst, und ab 2035 wird das EU-Verkaufsverbot für Benzinautos diesen Trend verstärken. McKinsey schätzt, dass ab 2030 über 227.000 MWh an gebrauchten EV-Batterien für Second-Life-Energiespeicher zur Verfügung stehen werden NFE schätzt, dass bis zu 372.000 MWh aus gebrauchten Autobatterien verfügbar sein könnten. Diese Menge könnte die Stadt Basel für acht Monate mit Strom versorgen. Parallel dazu wird die Nachfrage nach stationären Batteriespeichern bis 2030 auf 183.000 MWh geschätzt. Die weltweit benötigten stationären Batteriespeicher könnten theoretisch allein durch gebrauchte Autobatterien gedeckt werden.

Die Ursprünge von Smart Energy Basel liegen in den Herausforderungen hoher Stromkosten und Strombedarfengpässen im Smart City Lab Basel. Die bestehende Infrastruktur erforderte sowohl Investitionen als auch eine effizientere Energieversorgung. Smart Energy Basel bot eine Möglichkeit, die Stromkosten zu senken und die Versorgungssicherheit durch die Integration von Photovoltaik-Anlagen (PV) und Batteriespeichern zu erhöhen. Dies führt zu Kosteneinsparungen und einer nachhaltigeren Energieversorgung. Mit der finanziellen Unterstützung der Klimastiftung Schweiz konnte das Projekt gestartet werden.

Die Dringlichkeit der Umsetzung von Smart Energy Basel wird durch die wachsende Notwendigkeit einer nachhaltigen städtischen Entwicklung und den internationalen Druck zur Reduzierung von CO2-Emissionen unterstrichen. Das Projekt setzt ein starkes Zeichen für den Klimaschutz und bietet eine konkrete technische Lösung zur Erreichung dieser Ziele.

Wie aus einzelnen Projekten eine Zusammenarbeit entsteht

In Bezug auf technische Details und Partnerschaften demonstriert Smart Energy Basel die Möglichkeiten kollaborativer Innovation. Ein Beispiel dafür ist die "Bike-Highway" von urb-x, eine aus nachhaltigem Holz entwickelte Schnellstraße für Fahrräder, die in Zusammenarbeit mit der IWB mit einer Photovoltaik-Anlage mit bifazialen PV-Modulen ausgestattet wurde. Diese Anlage liefert den Strom für das Smart Energy Projekt. DPD unterstützt mit dem Green CityHub Basel und seiner E-Transporter-Flotte die umweltfreundliche städtische Logistik. Pick-e-Bike, ein weiterer Partner, trägt mit seinem Angebot an E-Bikes und E-Scootern zur Förderung einer nachhaltigen urbanen Mobilität bei.

Pick-e-Bike ergänzt das Netzwerk von Smart Energy Basel mit seinem BatteryHub, einem innovativen Ladecontainer für seine gesamte E-Bike- und E-Scooter-Flotte. Diese Einrichtung bietet eine zuverlässige und nachhaltige Option für städtische Mikromobilität. Solche lokalen Initiativen bieten konkrete Lösungen für die Anforderungen einer smarten Stadt und tragen wesentlich zur Förderung einer umweltfreundlichen urbanen Mobilität bei.

Ein zentrales Element von Smart Energy Basel ist der Second-Life-Quartierspeicher. Dieser 200 kWh Speicher besteht aus fünf ausgedienten Renault Zoe-Batterien, die jeweils eine Restkapazität von 85% aufweisen. Der modulare Aufbau des Speichers ermöglicht eine Erweiterung auf bis zu 20 Batteriepacks mit einer Gesamtkapazität von 800 kWh. Außerdem können Batterien verschiedener Automarken verwendet und einfach ausgetauscht werden. Der Hauptzweck dieses Speichers ist die Maximierung des Eigenstromverbrauchs und, bei Bedarf, der Ausgleich von Netzspitzen (Peak-Shaving). Die Flexibilität des Speichers erlaubt eine Anpassung und Erweiterung während des Projekts, wodurch eine breite Palette von Anwendungen wie beispielsweise Backup-Power ermöglicht wird.

Dieser innovative Ansatz zeigt, wie durch die Wiederverwertung von Batterien nicht nur wertvolle Ressourcen effizient genutzt, sondern auch die Belastung für die Umwelt minimiert werden kann. Der Second-Life-Quartierspeicher ist ein Beispiel dafür, wie innovative Konzepte und Technologien zur Entwicklung nachhaltiger und effizienter urbaner Energielösungen beitragen können.


Wirtschaftliche und ökologische Vorteile der Second-Life-Batterien

Die wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen von Smart Energy Basel sind bedeutend. Bei Arealentwicklungen können die hohen Kosten für Kabelverlegungen durch den Einsatz lokaler Energiespeicher erheblich reduziert werden. Wenn dies zusätzlich mit Second-Life-Batterien geschieht, wird auch ein ökologischer Nutzen erzielt. Pro eingesetzter Autobatterie in einem Quartierspeicher können bis zu 75% der CO2-Emissionen im Vergleich zum Einsatz neuer Batterien eingespart werden.


Innovation und Zukunftsvisionen

In Bezug auf die Zukunftsaussichten arbeitet unser Container derzeit mit einer AC-Kopplung, wobei die Batterien an Wechselrichter angeschlossen sind. Wir haben jedoch bereits mit der Entwicklung und den Tests eines DC-Containers begonnen. Diese Innovation ermöglicht es, Ladestationen, Solaranlagen und Batterien, die alle auf Gleichstrom basieren, direkt miteinander zu verbinden, ohne einen Wechselrichter dazwischen zu schalten. Diese Umstellung erhöht die Effizienz des Systems erheblich, reduziert die Ausfallquote und spart darüber hinaus erhebliche Materialkosten. DC-Converter sind etwa ein Drittel kleiner als AC-Inverter und benötigen weniger und kleinere Kabel. Diese technologische Weiterentwicklung unterstreicht unser Engagement für eine nachhaltige und effiziente Energieversorgung in intelligent konzipierten städtischen Umgebungen.


Pressebeiträge

baseljetzt, 24.11.2023
TeleBasel, 4.12.2023 (8'27'')
SRF, 11.12.2023