Sieben mal sieben mit Sonnenstrom & Speicher

Die Wilsdruffer Maschinen- und Anlagenbau GmbH, kurz WIMA, in Wilsdruff bei Dresden, entwickelt, konstruiert und produziert Maschinen und Anlagenteile für die Primär- und Sekundär-Rohstoffindustrie. Beste Fertigungsqualität bei Haus- und Zulieferteilen garantieren langlebige, robuste und äußerst zuverlässige Maschinen für ein anspruchsvolles Einsatzgebiet. Die WIMA ist spezialisiert auf Siebmaschinen und fertigt jährlich bis zu 150 Maschinen. Qualität und Robustheit sind wesentliche Faktoren, denn die Maschinen können jahrelang im Dauerbetrieb an sieben Tagen in der Woche zuverlässig arbeiten. Im Jahr 2023 hat das Unternehmen in Photovoltaik und Gewerbespeicher investiert, um in Zukunft Stromkosten zu senken.

Mit rund 600.000 Kilowattstunden Strombedarf pro Jahr ist Energie bei der WIMA, Wilsdruffer Maschinen- und Anlagenbau GmbH, ein erheblicher Kostenfaktor. Im Jahr 2021 hatte der mit einer Energiekostenanalyse beauftragte Energieberater dem Maschinenbauunternehmen empfohlen, mit Photovoltaik und Stromspeichern steigenden Stromkosten entgegenzuwirken. Im Jahr 2022 beauftragte die WIMA Wilsdruffer Maschinen- und Anlagenbau GmbH die Powertrust GmbH aus Bremen, einen Anbieter von 360°-Energie-Gesamtlösungen, eine wirtschaftliche Eigenerzeugung mit Photovoltaik und Stromspeicher sowie Ladeinfrastruktur für Elektro-PKW zu realisieren.

Bereits im September 2023 wurde das System in Betrieb genommen, bestehend aus einer rund 390 Kilowatt-Peak Photovoltaikanlage, einem Powertrust-Gewerbestromspeicher mit 320 Kilowattstunden Netto-Kapazität und zehn Ladepunkten mit jeweils 11 kW Leistung.

Herausforderung:  Foliendach mit starker Neigung

Photovoltaikanlagen auf Foliendächern werden klassisch mit ballastierter Unter-Konstruktion belegt. Der Vorteil besteht darin, dass die Foliendächer unbeschädigt bleiben, während der Nachteil darin liegt, dass die Gebäudestatik das zusätzliche Gewicht des Ballastes abkönnen muss. Dies hätte im vorliegenden Fall bis zu einer Dachneigung von 5° funktioniert, jedoch handelt es sich bei dem Gebäude der WIMA um ein Foliendach mit 8° Neigung. Deshalb wurden zusätzlich Montagefüße mit fester Verbindung zur Dachkonstruktion eingeplant. Die Montagefüße wurden von einer auf Foliendächer spezialisierten Dachdeckerei installiert, mit einer Folie abgedeckt und mit dem Foliendach witterungssicher verbunden. Der Oberbau wurde vom Montage-Team der Powertrust GmbH mit drei tragenden UK-Schienen ausgeführt, auf denen das Ost-West-System montiert und der Ballast aufgebracht wurde. Das Ergebnis ist eine stattliche Leistung von etwa 390 Kilowatt-Peak, die auf den Foliendächern der WIMA Wilsdruffer Maschinen- und Anlagenbau GmbH realisiert werden konnte.

Intelligent Strom speichern – beim Energiemanagement flexibel bleiben

Die Powertrust-Planer statteten das Energiesystem der Wilsdruffer Maschinen- und Anlagenbau GmbH, mit einer Netto-Speicherkapazität von 320 Kilowattstunden (400 Kilowattstunden brutto) aus. Davon sollten ursprünglich 170 Kilowattstunden für den eigenen Strombedarf zur Verfügung stehen, und 150 Kilowattstunden zur Kappung von Lastspitzen. Nach wiederholter Prüfung der aktuellen Verrechnungssätze für Nieder- und Mittelspannung stellte sich heraus, dass es wirtschaftlicher ist, die gesamte Kapazität des Stromspeichers für den Eigenverbrauch zu nutzen. In Absprache mit dem Kunden wurde der Stromspeicher dementsprechend neu programmiert. Sollten sich in Zukunft die Verrechnungssätze beim Netzbetreiber ändern, kann das Energiemanagement jederzeit an sich verändernde Rahmenbedingungen angepasst werden. Als Dauerlast können die acht HawkTower des Speicherkonzeptes 0,8 C liefern. (Die C-Rate beschreibt die Lade- und Entladeleistung eines Stromspeichers pro Zeiteinheit. Je größer die C-Rate ist, desto mehr Leistung kann ein Speicher pro Zeiteinheit aufnehmen und abgeben). Untergebracht ist der Gewerbespeicher in einem „EagleNest“, das wärmeisoliert und explosionsgeschützt ist, so wie es seit April 2022 in Deutschland gefordert ist, auch, wenn es sich bei den in den HawkTower verbauten Speicherkomponenten um Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4) Zellen handelt. Diese bieten im Vergleich zu anderen Batterietechnologien neben hoher Effizienz und Langlebigkeit auch besondere Sicherheit.

Echtzeit-Monitoring der Akku-Zellen erkennt Unregelmäßigkeiten sofort

Fünfmal pro Sekunde überprüft das Powertrust Batterie-Management-System die Spannung, den Strom und die Temperatur jeder einzelnen Akku-Zelle eines HawkTowers. Die engmaschige Prüfung bietet zusätzlich zur Batterietechnologie nicht nur hohe Sicherheit durch kontinuierliches Zell-Monitoring, sie dient auch der Wartung und Pflege: Wenn Betreiber in Sekundenbruchteilen ein detailliertes Bild vom Gesamtzustand ihres Speichersystems vor Augen haben, kann bei einer Unregelmäßigkeit schnell reagiert werden. Das Batterie-Management-System verschickt binnen Millisekunden Warnmeldungen oder leitet selbstständig Gegenmaßnahmen ein. So werden große Schäden verhindert. Instandsetzungen beschränken sich auf ein Minimum.

Türkontakt & Schwimmerschalter

Gewerbe-Stromspeicher stehen für hohe Kapazität und Leistung. Hersteller haben hier eine besondere Verantwortung, Menschen zu schützen. Deshalb sind die Türen der HawkTower-Stromspeicher der Firma Powertrust nicht nur mit speziellen Schlössern ausgestattet, die nur von befugtem Personal geöffnet werden können, sondern die Speicher sind zusätzlich mit einem Türkontakt gesichert, der die Speicher beim Öffnen stromlos schaltet.

Das Gleiche geschieht im Falle einer Überflutung: dann sorgen auf Kundenwunsch installierte Schwimmerschalter dafür, dass der Gewerbespeicher stromlos geschaltet wird, sollte dieser einmal Hochwasser ausgesetzt sein. Selbstverständlich werden alle Standorte vor der Installation sorgfältig auf Sicherheit geprüft. Es gibt aber äußere Umstände, wie z.B. Klimaveränderung und Starkregenereignisse, auf die ein Hersteller keinen Einfluss hat. Dafür sind zusätzliche Sicherheitseinrichtungen gedacht.

… und genug Strom für die Firmenflotte

Wenn schon Photovoltaik-Eigenerzeugung und Gewerbespeicher, dann auch gleich die Infrastruktur für Elektromobilität. Die Powertrust GmbH hat auch hierfür gesorgt: Zehn Ladepunkte mit je 11 Kilowatt Ladeleistung verteilt auf insgesamt fünf Ladesäulen von ABL sorgen dafür, dass die Elektrofahrzeuge im Unternehmen jederzeit vollgeladen sind.

Facts & Figures:

  • Rund 600.000 kWh Jahres-Stromverbrauch.
  • Exakt 390,32 kWp Photovoltaikanlage auf 8° geneigtem Foliendach.
  • SunPower Commercial-Module.
  • SolarEdge Leistungsoptimierer.
  • 3 SolarEdge Wechselrichter, Modell SE90 K.
  • Powertrust-Gewerbestromspeicher, mit 320 kWh Netto-Kapazität (400 kWh brutto). Bestehend aus acht Powertrust HawkTower, installiert in externem „EagleNest“. Dort sind auch die Wechselrichter installiert.
  • Einsatz der vollen Speicherkapazität zur Optimierung des PV-Eigenverbrauchs.
  • Regelung mit Powertrust Energie-Management-System.
  • Powertrust Batteriemanagement-System mit Direktmessung von Spannung, Strom und Temperatur auf der Platine jeder einzelnen Zelle, 5-mal pro Sekunde.
  • Jeder HawkTower hat 5 Sicherheitsschütze. Jeder Schütz steuert 75 Zellen, was die anliegende Spannung auf 240 Volt reduziert.
  • Dauerlast ist 0,8 C. (Die C-Rate beschreibt die Lade- und Entladeleistung eines Stromspeichers pro Zeiteinheit. Je größer die C-Rate ist, desto mehr Leistung kann ein Speicher aufnehmen und abgeben.)
  • Zusätzliche Sicherheitseinrichtung beim Powertrust Gewerbespeicher sind Türkontaktschalter und Schwimmerschalter für die automatische Abschaltung beim Öffnen des Speichers bzw. bei Überflutung.
  • Eigene unterbrechungsfreie Stromversorgung für die Speicherkommunikation. Dadurch stehen das Monitoring und Batteriemanagement auch bei Netzausfall weiterhin zur Verfügung.
  • Ladeinfrastruktur für Elektromobilität: Fünf Ladesäulen mit insgesamt 10 Ladepunkten von ABL.