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Energiespeicher (BESS) für erneuerbare Energien

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Energiespeicher (BESS)

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Energiespeichersystem (BESS – Battery Energy Storage System)

Ein Batterie-Energiespeichersystem (BESS) ist eine Energiespeicherlösung, die elektrische Energie in Batterien speichert und bei Bedarf wieder abgibt. Es ermöglicht eine bessere Integration erneuerbarer Energien, verbessert die Netzstabilität, stellt Notstrom bereit und unterstützt das Spitzenlastmanagement.

Eine typische BESS-Anlage besteht aus folgenden Komponenten:

Batteriesystem + Batteriemanagementsystem (BMS) + Stromumrichtersystem (PCS) + Energiemanagementsystem (EMS) + Mittelspannungstransformator + Mittelspannungsschaltanlage

1. Hauptfunktionen von BESS
Energiezeitverschiebung

Speichert Strom, wenn Energie günstig oder reichlich verfügbar ist, und liefert ihn in Zeiten hoher Nachfrage.

Beispiel:
·Solarenergie (tagsüber)
·Batterieladung
·Abendliche Spitzenlast
·Batterieentladung

Spitzenlastabdeckung
·Reduziert die maximale Nachfrage durch die Bereitstellung gespeicherter Energie in Spitzenlastzeiten.

Vorteile:
·Geringere Stromverbrauchsgebühren
·Geringere Belastung der Transformatoren
·Verbesserte Netzleistung
·Integration erneuerbarer Energien

Das BESS gleicht Schwankungen bei erneuerbaren Energien aus:
·Schwankungen der Solarstromerzeugung
·Schwankungen der Windenergie
·Schatteneffekte durch Bewölkung

Es trägt zu einer gleichmäßigeren Stromabgabe ins Netz bei.
·Netzunterstützung
·BESS kann Folgendes bereitstellen:
·Frequenzregelung
·Spannungsunterstützung
·Blindleistungskompensation
·Black-Start-Fähigkeit
·Ersatz für rotierende Reserven

2. Hauptkomponenten von BESS

1) Batteriesystem
·Der Kern des Energiespeichers.
Gängige Batterietechnologien:

Lithium-Eisenphosphat (LFP)
·Am häufigsten bei großtechnischen BESS-Anlagen.
Vorteile:
·Hohe Sicherheit
·Lange Zyklenlebensdauer
·Gute thermische Stabilität

Nickel-Mangan-Kobalt (NMC)
Vorteile:
·Höhere Energiedichte
·Kompakte Bauweise
Anwendungsbereiche:
·Mobile und platzbeschränkte Systeme

2) Batteriemanagementsystem (BMS)
Überwacht und schützt die Batteriezellen.
Funktionen:
·Zellspannungsüberwachung
·Temperaturüberwachung
·Ladezustand (SOC)
·Gesundheitszustand (SOH)
·Zellenausgleich
·Fehlerschutz

3) Stromumrichtersystem (PCS)
Wandelt um:
·Gleichstrom aus der Batterie
·Wechselstrom aus dem Netz
·und umgekehrt.
Funktionen:
·Batterieladung
·Batterieentladung
·Wirkleistungsregelung
·Blindleistungsregelung
Typische Nennleistungen des PCS:
·50 kW bis zu mehreren MW pro Einheit

4) Energiemanagementsystem (EMS)
Die Steuerungsplattform, die Folgendes verwaltet:
·Lade-/Entladezeitpläne
·Netzbefehle
·Einbindung erneuerbarer Energien
·Energieoptimierung
·Fernüberwachung

5) Mittelspannungstransformator
Verbindet das BESS mit dem Mittelspannungsnetz.
Typischerweise:
·Ausgang der Batterie/des PCS
·400 V–690 V Wechselstrom
·Mittelspannungstransformator
·6,6 kV–35 kV Netz

6) Mittelspannungsschaltanlage
Bietet:
·Trennung
·Schutz
·Schaltsteuerung
Umfasst:
·RMU
·VCB-Schaltanlage
·Schutzrelais
·Überspannungsableiter

3. Typische Nennwerte von BESS
·Nennleistung: 100 kW – 500 MW+
·Energiekapazität: 200 kWh – im GWh-Bereich
·Batteriespannung: Hunderte von Volt bis 1.500 V DC
·Netzanschluss: NS / MS / HS
·Reaktionszeit: Millisekunden
·Lebensdauer: 10–20 Jahre
·Zyklenlebensdauer: 3.000–10.000+ Zyklen

4. Arten von BESS-Anwendungen

A.) BESS im Versorgungsmaßstab
Kapazität:
·10 MW–500 MW+
Anwendungen:
·Netzausgleich
·Einbindung erneuerbarer Energien
·Frequenzregelung

B.) BESS für Gewerbe und Industrie (C&I)
Anwendungen:
·Spitzenlastabdeckung in Fabriken
·Notstromversorgung
·Lastmanagement
·Mikronetze

C.) BESS für Privathaushalte
Anwendungen:
·Eigenverbrauch von Solarstrom
·Notstromversorgung für Privathaushalte
·Energieunabhängigkeit

D.) BESS mit erneuerbaren Energien
In Kombination mit:
·Photovoltaik (PV)
·Windkraftanlagen
·Wasserkraft
Beispiel:
PV-Anlage
+
BESS
+
Mittelspannungs-Umspannwerk

Regelbares Kraftwerk für erneuerbare Energien

In einem modernen Stromnetz fungiert ein BESS als flexibler Energiespeicher – er speichert überschüssigen Strom, wenn dieser verfügbar ist, und liefert Strom, wenn er benötigt wird –, um die Integration erneuerbarer Energien, die Netzstabilität und die Energieeffizienz zu verbessern.