Batteriespeichersysteme (BESS)

Batteriespeichersysteme (BESS) sind Schlüsseltechnologien für nachhaltige und effiziente Energielösungen. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über BESS und behandelt Grundlagen, Funktionsweise, Vorteile, Grenzen, wirtschaftliche Aspekte sowie Anwendungsbereiche in privaten Haushalten, Gewerbe und Industrie (G&I) und im Kraftwerksmaßstab. Ob Sie sich für Energie interessieren oder eine Schlüsselrolle in der Energiewende spielen – dieser Artikel vermittelt Ihnen ein tiefes Verständnis von BESS und ihrer entscheidenden Bedeutung für die Entwicklung der Energiespeicherung.

Was ist BESS?

Batteriespeichersysteme (BESS) sind eine fortschrittliche Technologie zur Speicherung elektrischer Energie, typischerweise aus erneuerbaren Quellen wie Sonne oder Wind. Sie gewährleisten eine konstante Stromversorgung auch bei unvorhersehbaren Schwankungen im Energieangebot, beispielsweise durch Wetteränderungen oder Stromausfälle. BESS lassen sich nahtlos in erneuerbare Energien integrieren, erhöhen deren Zuverlässigkeit und gleichen Versorgungsschwankungen aus, um eine stabile Stromversorgung und Netzstabilität zu gewährleisten.

Wie funktioniert BESS?

Batteriespeichersysteme (BESS) wandeln Strom aus erneuerbaren Energien oder außerhalb der Spitzenzeiten, wenn Strom günstiger ist, um und speichern ihn. Sie geben die gespeicherte Energie bei Bedarf oder wenn erneuerbare Energiequellen nicht aktiv sind (z. B. nachts Solarstrom), wieder ab. Dabei kommen Komponenten wie wiederaufladbare Batterien, Wechselrichter zur Energieumwandlung und eine hochentwickelte Steuerungssoftware zum Einsatz. Diese Technologie reduziert die Abhängigkeit von teuren Spitzenlastkraftwerken, senkt die Treibhausgasemissionen und verbessert die Netzstabilität.

Vorteile und Grenzen von BESS

Vorteile

1. Integration erneuerbarer Energien

Batteriespeichersysteme (BESS) speichern überschüssige Energie aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne. Diese gespeicherte Energie kann freigesetzt werden, wenn die Nachfrage die Produktion übersteigt. Diese Technologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Integration erneuerbarer Energien in unsere Stromnetze, indem sie dazu beiträgt, das systembedingte Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage fluktuierender erneuerbarer Energiequellen auszugleichen.

2. Netzstabilisierung

Batteriespeichersysteme (BESS) tragen zur Netzstabilität bei, indem sie überschüssige Energie bei hoher Produktion aufnehmen und bei hohem Bedarf wieder abgeben. Dadurch können BESS Stromausfälle deutlich reduzieren und eine gleichmäßigere Stromversorgung gewährleisten, insbesondere bei extremen Wetterbedingungen.

3. Emissionsreduzierung und Spitzenlastkappung

Batteriespeichersysteme (BESS) spielen eine entscheidende Rolle bei der Minimierung der Treibhausgasemissionen von Spitzenlastkraftwerken. Diese Kraftwerke sind bekannt für ihre Ineffizienz und hohen Emissionen, da sie hauptsächlich während der Spitzenlastzeiten betrieben werden. Durch sogenanntes „Spitzenlastmanagement“ können BESS jedoch überschüssige Energie speichern, wenn die Nachfrage gering ist, und sie bei hoher Nachfrage wieder abgeben. Dies reduziert die Abhängigkeit von Spitzenlastkraftwerken und trägt maßgeblich zur Senkung der Treibhausgasemissionen bei.

4. Erleichterung der Elektrifizierung und Bereitstellung von Notstromversorgung

Batteriespeichersysteme (BESS) decken den steigenden Strombedarf ab, der durch den Übergang von fossilen Brennstoffen zur Elektrifizierung in verschiedenen Sektoren entsteht. Sie sind entscheidend für die Stärkung der Energieversorgungssicherheit, indem sie bei unerwarteten Stromausfällen zuverlässige Notstromversorgung gewährleisten.

5. Verbesserte Energieautonomie

BESS ermöglicht es Haushalten und Unternehmen mit Solaranlagen, überschüssige Energie aufzufangen und zu speichern. Dadurch wird die Abhängigkeit von externen Stromnetzen verringert und die lokale Energieunabhängigkeit erhöht.

Einschränkungen

1. Hohe Anfangsinvestition

Die Implementierung von Batteriespeichersystemen (BESS) ist mit erheblichen Anfangskosten verbunden und stellt daher insbesondere bei großen Anlagen ein bedeutendes finanzielles Unterfangen dar. Trotz einer bemerkenswerten Senkung der Kosten pro gespeicherter Strommenge im Laufe der Zeit bleibt die Anfangsinvestition beträchtlich und stellt für viele Anwender eine finanzielle Herausforderung dar.

2. Komplexe Verwaltung und Instandhaltung

Batteriespeichersysteme (BESS) sind mit hochentwickelten und intelligenten Steuerungssystemen ausgestattet, die spezielle Betriebs- und Wartungskenntnisse erfordern. Komponenten wie Wechselrichter, Klimatisierungsanlagen und Sicherheitseinrichtungen, darunter Feuerlöschanlagen, Sensoren und Alarmsysteme, erhöhen die Komplexität zusätzlich.

3. Begrenzte Lebensdauer und Bedenken hinsichtlich der Haltbarkeit

Obwohl bestimmte Batterietypen, wie Lithium-Ionen-Batterien, für ihre Langlebigkeit und Effizienz bekannt sind, weisen andere, wie Blei-Säure-Batterien, eine reduzierte Lebensdauer auf, insbesondere bei häufigen Tiefentladezyklen. Diese Unterschiede in der Lebensdauer können die langfristige Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit von Batteriespeichersystemen beeinträchtigen.

4. Umwelt- und Gesundheitsrisiken

Bestimmte Batterien für Batteriespeichersysteme (BESS) können giftige oder gefährliche Stoffe enthalten und erhebliche Umwelt- und Gesundheitsrisiken bergen, wenn sie nicht ordnungsgemäß gehandhabt oder entsorgt werden. Dies unterstreicht die Notwendigkeit strenger Entsorgungs- und Recyclingprotokolle, um potenzielle negative Auswirkungen auf Umwelt und öffentliche Gesundheit zu minimieren.

5. Energieumwandlungsverluste

Während der Lade- und Entladezyklen von Batteriespeichersystemen (BESS) geht ein Teil der Energie bei der Umwandlung von elektrischer in chemische Energie und umgekehrt verloren. Diese systembedingten Energieverluste können den Gesamtwirkungsgrad von BESS verringern und somit deren Effektivität in bestimmten Anwendungen einschränken.

Kernanwendungen und Vorteile von BESS

Spitzenlastreduzierung und Lastverschiebung

Wenn der Netzzähler mehr als die eingestellte Spitzenleistung oder weniger als die eingestellte Niedriglastleistung anzeigt, entlädt oder lädt das Speichersystem, um die Zählerleistung unterhalb (Spitzen-Differenz) bzw. oberhalb (Niedriglast-Differenz) zu halten. Wenn keine Spitzenlastkappung oder Lastverschiebung ausgelöst wird, beträgt die Systemausgangsleistung 0 kW.

Operative Flexibilität: BESS ermöglicht es Unternehmen, ihren Strombedarf aus dem Netz in kritischen Zeiträumen anzupassen, ohne ihren Gesamtenergieverbrauch zu verändern. Diese Flexibilität erleichtert die Teilnahme an Demand-Response-Initiativen.

Unterstützung für Mikronetze: Für die Funktionsfähigkeit von Mikronetzen ist das Batteriespeichersystem (BESS) unerlässlich, da es die notwendige Energiespeicherkapazität bereitstellt, um den Betrieb unabhängig vom Hauptnetz aufrechtzuerhalten.

Integration erneuerbarer Energien: Durch die Speicherung überschüssiger Energie bei reichlich vorhandenen erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind und deren Freisetzung bei Produktionsrückgang erhöht das Batteriespeichersystem die Zuverlässigkeit und Stabilität von Initiativen für grüne Energie.

Unterstützung für Mikronetze: Für die Funktionsfähigkeit von Mikronetzen ist das Batteriespeichersystem (BESS) unerlässlich, da es die notwendige Energiespeicherkapazität bereitstellt, um den Betrieb unabhängig vom Hauptnetz aufrechtzuerhalten.

Zeitlicher Lade- und Entladevorgang

Das System unterstützt Kunden bei der Festlegung von Zeiträumen für das Laden und Entladen des Systems. Kunden können eine Obergrenze für die Lade- und Entladeleistung festlegen. Während des Ladevorgangs lädt das System die Batterie vorrangig über die Photovoltaikanlage und anschließend über das Stromnetz, bis der Abschalt-Ladezustand (SOC) erreicht ist. Nach Erreichen des Abschalt-Ladezustands wird die Batterie nicht mehr entladen, und die Photovoltaik-Leistung bleibt normal.

Während der Entladephase dient die Batterie dem Eigenverbrauch. Außerhalb der Entladephase entlädt sich die Batterie nicht, und die Photovoltaikleistung bleibt normal.

Batteriespeichersysteme (BESS) verkörpern eine bahnbrechende Technologie, die Innovation, Effizienz und Umweltschutz vereint. Ein umfassendes Verständnis ihrer Funktionsweise sowie die Bewertung ihrer Vorteile und finanziellen Auswirkungen verdeutlichen die entscheidende Rolle, die BESS bei der Gestaltung einer nachhaltigen Energiezukunft spielen. Mit zunehmender Verbreitung dieser Systeme versprechen sie, unsere Methoden des Energieverbrauchs und der Energiespeicherung grundlegend zu verändern und einen breiten Zugang zu sauberen, zuverlässigen und bezahlbaren Energielösungen zu ermöglichen.