Ein Batterie-Energiespeichersystem, allgemein bekannt als BESS, nutzt Reihen wiederaufladbarer Batterien, um überschüssigen Strom aus dem Netz oder erneuerbaren Quellen für die spätere Nutzung zu speichern.Mit der Weiterentwicklung erneuerbarer Energien und Smart-Grid-Technologien spielen BESS-Systeme eine immer wichtigere Rolle bei der Stabilisierung der Stromversorgung und der Maximierung des Werts grüner Energie.Wie genau funktionieren diese Systeme?
Schritt 1: Batteriebank
Die Grundlage jedes BESS ist das Energiespeichermedium – Batterien.Mehrere Batteriemodule oder „Zellen“ werden zu einer „Batteriebank“ zusammengeschaltet, die die erforderliche Speicherkapazität bereitstellt.Aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte, langen Lebensdauer und Schnellladefähigkeit werden am häufigsten Lithium-Ionen-Zellen verwendet.In einigen Anwendungen werden auch andere Chemikalien wie Blei-Säure- und Durchflussbatterien verwendet.
Schritt 2: Stromumwandlungssystem
Die Batteriebank ist über ein Stromumwandlungssystem oder PCS mit dem Stromnetz verbunden.Das PCS besteht aus leistungselektronischen Komponenten wie einem Wechselrichter, einem Wandler und Filtern, die den Stromfluss in beide Richtungen zwischen der Batterie und dem Netz ermöglichen.Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom (DC) von der Batterie in Wechselstrom (AC) um, den das Netz nutzt, und der Konverter führt den umgekehrten Vorgang durch, um die Batterie zu laden.
Schritt 3: Batteriemanagementsystem
Ein Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht und steuert jede einzelne Batteriezelle innerhalb der Batteriebank.Das BMS gleicht die Zellen aus, reguliert Spannung und Strom beim Laden und Entladen und schützt vor Schäden durch Überladung, Überströme oder Tiefentladung.Es überwacht wichtige Parameter wie Spannung, Strom und Temperatur, um die Batterieleistung und -lebensdauer zu optimieren.
Schritt 4: Kühlsystem
Ein Kühlsystem leitet während des Betriebs überschüssige Wärme von den Batterien ab.Dies ist entscheidend, um die Zellen in ihrem optimalen Temperaturbereich zu halten und die Zyklenlebensdauer zu maximieren.Die am häufigsten verwendeten Kühlarten sind Flüssigkeitskühlung (durch Zirkulation von Kühlmittel durch Platten, die mit den Batterien in Kontakt stehen) und Luftkühlung (mithilfe von Ventilatoren, die Luft durch die Batteriegehäuse drücken).
Schritt 5: Bedienung
In Zeiten geringer Stromnachfrage oder hoher Produktion erneuerbarer Energien absorbiert das BESS überschüssigen Strom über das Stromumwandlungssystem und speichert ihn in der Batteriebank.Wenn die Nachfrage hoch ist oder erneuerbare Energien nicht verfügbar sind, wird die gespeicherte Energie über den Wechselrichter wieder an das Netz abgegeben.Dies ermöglicht es dem BESS, intermittierende erneuerbare Energie „zeitlich zu verschieben“, Netzfrequenz und -spannung zu stabilisieren und bei Ausfällen Notstrom bereitzustellen.
Das Batteriemanagementsystem überwacht den Ladezustand jeder Zelle und steuert die Lade- und Entladerate, um Überladung, Überhitzung und Tiefentladung der Batterien zu verhindern und so ihre Nutzungsdauer zu verlängern.Und das Kühlsystem sorgt dafür, dass die Gesamttemperatur der Batterie innerhalb eines sicheren Betriebsbereichs bleibt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Batterie-Energiespeichersystem Batterien, Leistungselektronikkomponenten, intelligente Steuerungen und Wärmemanagement auf integrierte Weise nutzt, um überschüssigen Strom zu speichern und Strom bei Bedarf abzugeben.Dadurch kann die BESS-Technologie den Wert erneuerbarer Energiequellen maximieren, Stromnetze effizienter und nachhaltiger machen und den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Energiezukunft unterstützen.
Mit dem Aufkommen erneuerbarer Energiequellen wie Solar- und Windenergie spielen große Batteriespeichersysteme (BESS) eine immer wichtigere Rolle bei der Stabilisierung der Stromnetze.Ein Batterieenergiespeichersystem verwendet wiederaufladbare Batterien, um überschüssigen Strom aus dem Netz oder aus erneuerbaren Energien zu speichern und diesen Strom bei Bedarf zurückzugeben.Die BESS-Technologie trägt dazu bei, die Nutzung intermittierender erneuerbarer Energie zu maximieren und die allgemeine Netzzuverlässigkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit zu verbessern.
Ein BESS besteht typischerweise aus mehreren Komponenten:
1) Batteriebänke, die aus mehreren Batteriemodulen oder -zellen bestehen, um die erforderliche Energiespeicherkapazität bereitzustellen.Aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte, langen Lebensdauer und schnellen Ladefähigkeit werden am häufigsten Lithium-Ionen-Batterien verwendet.Andere Chemikalien wie Blei-Säure- und Flow-Batterien werden ebenfalls verwendet.
2) Stromumwandlungssystem (PCS), das die Batteriebank mit dem Stromnetz verbindet.Das PCS besteht aus einem Wechselrichter, einem Konverter und anderen Steuergeräten, die den Stromfluss in beide Richtungen zwischen der Batterie und dem Netz ermöglichen.
3) Batteriemanagementsystem (BMS), das den Zustand und die Leistung der einzelnen Batteriezellen überwacht und steuert.Das BMS gleicht die Zellen aus, schützt vor Schäden durch Überladung oder Tiefentladung und überwacht Parameter wie Spannung, Strom und Temperatur.
4) Kühlsystem, das überschüssige Wärme von den Batterien abführt.Um die Batterien in ihrem optimalen Betriebstemperaturbereich zu halten und die Lebensdauer zu maximieren, wird Flüssigkeits- oder Luftkühlung eingesetzt.
5) Gehäuse oder Behälter, der das gesamte Batteriesystem schützt und sichert.Batteriegehäuse für den Außenbereich müssen wetterfest sein und extremen Temperaturen standhalten.
Die Hauptfunktionen eines BESS sind:
• Nehmen Sie in Zeiten geringer Nachfrage überschüssigen Strom aus dem Netz auf und geben Sie ihn bei hoher Nachfrage ab.Dies hilft, Spannungs- und Frequenzschwankungen zu stabilisieren.
• Speichern Sie erneuerbare Energie aus Quellen wie Solar-PV und Windparks mit variabler und intermittierender Leistung und liefern Sie diese gespeicherte Energie dann, wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht.Dadurch wird die erneuerbare Energie zeitlich auf den Zeitpunkt verschoben, an dem sie am meisten benötigt wird.
• Stellen Sie bei Netzfehlern oder -ausfällen Notstrom bereit, um den Betrieb kritischer Infrastrukturen aufrechtzuerhalten, entweder im Insel- oder netzgekoppelten Modus.
• Beteiligen Sie sich an Demand-Response- und Hilfsdienstprogrammen, indem Sie die Stromabgabe je nach Bedarf erhöhen oder verringern und Frequenzregulierung und andere Netzdienste bereitstellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Da der Anteil erneuerbarer Energien an den Stromnetzen weltweit weiter wächst, werden große Batteriespeichersysteme eine unverzichtbare Rolle dabei spielen, diese saubere Energie zuverlässig und rund um die Uhr verfügbar zu machen.Die BESS-Technologie wird dazu beitragen, den Wert erneuerbarer Energien zu maximieren, Stromnetze zu stabilisieren und den Übergang zu einer nachhaltigeren, kohlenstoffarmen Energiezukunft zu unterstützen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.07.2023
