Mit der rasanten Entwicklung der menschlichen Gesellschaft haben die Umwandlung und Anwendung erneuerbarer Energien an Bedeutung gewonnen. Folglich haben sich Batteriespeichersysteme zu einer Schlüsseltechnologie entwickelt. Sie können uns dabei helfen, den Kohlenstoffausstoß zu verringern und eine umweltfreundlichere, effizientere und zuverlässigere Energieversorgung zu erreichen. Dieser Artikel befasst sich in erster Linie mit der Definition, den Prinzipien und der Bedeutung dieser Technologie.

Definition eines Batteriespeichersystems

Wir bezeichnen Batteriespeichersysteme gemeinhin als BESS. Dabei handelt es sich um eine Lösung für erneuerbare Energien, die Wind- und Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln und speichern kann, um sie bei Bedarf von den Verbrauchern zu nutzen. Zu den grundlegenden Komponenten eines BESS gehören:

Akku-Zellen: Dies sind die Kernkomponenten, die für die Energiespeicherung in einem BESS verantwortlich sind und in der Regel aus mehreren einzelnen Batterieeinheiten bestehen.

Management-Systeme: Dazu gehören das Batteriemanagementsystem (BMS) und das Energiemanagementsystem (EMS), die den Zustand der Batterie überwachen und ihren sicheren Betrieb gewährleisten.

Energieumwandlungssystem (PCS): Sie ist für die Umwandlung zwischen Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) zuständig und gewährleistet die Kompatibilität der Batterie mit dem Stromnetz oder der Last.

Hilfsmittel: Kühlsysteme, Sicherheitsvorrichtungen, Steckverbinder usw., um den stabilen Betrieb des Systems zu gewährleisten.

Wie funktionieren Batteriespeichersysteme？

Der Betrieb eines Batteriespeichersystems (BESS) ist in zwei Phasen unterteilt: Laden und Entladen.

Während der Ladephase wird der aus dem Netz oder aus erneuerbaren Energiequellen stammende Wechselstrom (AC) durch das Power Conversion System (PCS) in Gleichstrom (DC) umgewandelt. Auf dem Weg durch die Batteriezellen findet eine elektrochemische Reaktion statt, die den Gleichstrom in chemische Energie zur Speicherung umwandelt.

In der Entladephase wird die gespeicherte chemische Energie durch eine elektrochemische Reaktion wieder in Gleichstrom umgewandelt und dann mit Hilfe des PCS in Wechselstrom umgewandelt. Dadurch wird die gespeicherte Energie freigesetzt, um den Bedarf des Stromnetzes oder der Last zu decken.

Kurz gesagt, ein BESS lädt und entlädt sich durch elektrochemische Reaktionen. Es speichert Energie, wenn ein Überschuss an Strom vorhanden ist, und gibt Energie ab, wenn ein Bedarf besteht.

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Vorteile und Nachteile von Batteriespeichersystemen

Überall auf der Welt gibt es treue Nutzer von Batteriespeichersystemen, die einen wichtigen Beitrag zum Bereich der erneuerbaren Energien leisten. Wir können ihre Bedeutung anhand der Vorteile beurteilen, die sie bieten.

Warum ist Energiespeicherung wichtig？

Schnelle Reaktion

Batteriespeicher können auch als unterbrechungsfreie Stromversorgung dienen, was sich in Szenarien, die eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit erfordern, als äußerst nützlich erweist. Denn sie können bei einem Stromausfall fast sofort Energie bereitstellen.

Reduzierung der Kohlenstoffemissionen

BESS nutzt erneuerbare Energiequellen zur Stromerzeugung, wodurch nicht nur der Einsatz fossiler Brennstoffe, sondern auch die Treibhausgasemissionen gesenkt werden.

Reserve-Stromquelle

Die in einem BESS gespeicherte Energie kann als Reservestromquelle für Haushalte, Unternehmen, Krankenhäuser, Rechenzentren und andere kritische Einrichtungen dienen. Bei Stromausfällen oder Netzinstabilitäten kann das Energiespeichersystem elektrische Energie freisetzen, um die Geräte weiter zu versorgen und so die Energieunabhängigkeit Ihres Hauses zu erhöhen und die Abhängigkeit vom Stromnetz zu verringern.

Niedrigere Energiekosten

Das Energiespeichersystem speichert Energie, wenn die Strompreise niedrig sind. In Spitzenverbrauchszeiten, wenn die Strompreise höher sind, kann es Energie freisetzen. In einigen Regionen können Sie Ihren überschüssigen gespeicherten Strom sogar wieder an das Netz verkaufen. Dies senkt nicht nur Ihre Stromkosten, sondern kann auch zu einer schnelleren Amortisation der Investition und zu Gewinnen führen.

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Nachteil von BESS

Relativ hohe Anfangskosten

Obwohl die Kosten kontinuierlich gesunken sind und sich langfristig Vorteile ergeben, sind die Anfangsinvestitionen für Batteriespeichersysteme immer noch recht hoch.

Regionale Variabilität

In einigen Gebieten ist der großflächige Einsatz von Batteriespeichersystemen aufgrund von Problemen mit dem Klima, gesetzlichen Vorschriften, der Lieferkette usw. nicht möglich.

Arten von Batteriespeichersystemen

Basierend auf den verschiedenen Typen der verwendeten Batteriezellen können wir Batteriespeichersysteme in die folgenden Typen einteilen:

Lithium-Ionen-Batteriespeichersysteme

Die Systeme verwenden Lithium-Ionen- oder Lithium-Eisenphosphat-Batterien als Speichermedium. Sie sind bei den Nutzern und auf dem Markt sehr beliebt, weil sie eine hohe Energiedichte und eine lange Lebensdauer haben und sich mit minimalem Wartungsaufwand effizient laden und entladen lassen:

Hohe Energiedichte, d. h. geringere Gesamtgröße und geringeres Gewicht, aber höhere Leistung.

Lange Zykluslebensdauer: Die Lithium-Eisenphosphat-Technologie bietet eine mehrfach höhere Lebensdauer als andere Batterietypen.

Geringe Selbstentladung, so dass Strom über längere Zeiträume mit minimalem Verlust gespeichert werden kann.

Lithium-Ionen-Batteriespeichersysteme finden breite Anwendung in Elektrofahrzeugen, bei der Energiespeicherung in Privathaushalten und im gewerblichen Bereich, bei Netzdienstleistungen sowie in netzunabhängigen und Kleinstnetzen.

Blei-Säure-Batterie-Speichersysteme

Die in diesen Systemen verwendeten Zellen sind Blei-Säure-Batterien. Dabei handelt es sich um eine traditionelle, aber ausgereifte Technologie mit geringeren Kosten; sie hat jedoch eine geringere Energiedichte, eine kürzere Lebensdauer und erfordert regelmäßige Wartung. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien müssen Blei-Säure-Batterien häufiger ausgetauscht werden. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Leistung erfordern, wie z. B. beim Starten von Motorrädern und Automobilen.

Natrium-Schwefel-Batteriespeichersysteme

Speichersysteme, die Natrium-Schwefel-Batterien als Speichermedium verwenden, müssen bei hohen Temperaturen arbeiten und haben höhere Sicherheits- und Wartungsanforderungen. Sie sind besser für Großanwendungen geeignet und haben einen engeren Einsatzbereich.

Flow-Batterie-Speichersysteme

Ein gängiger Typ ist die Vanadium-Redox-Durchflussbatterie. Diese Systeme speichern eine große Menge an Energie, haben eine längere Lebensdauer, eine hohe Skalierbarkeit und ermöglichen eine unabhängige Anpassung von Leistung und Kapazität. Ihre Systeme sind jedoch relativ komplex, und die Installations- und Wartungskosten sind höher.

Wozu dient das Batteriespeichersystem?

Ja, Batteriespeichersysteme können in einer Vielzahl unterschiedlicher Szenarien eingesetzt werden. Auf der Grundlage dieser Anwendungsfälle können wir sie in verschiedene Kategorien einteilen.

Energiespeichersysteme für Privathaushalte

For home power supply, smaller systems are often used in conjunction with solar photovoltaic panels, with capacities typically at 5kWh, 10kWh, 15kWh, oder 20kWh. They can serve as emergency backup power sources, providing reliable electricity for households while also taking advantage of electricity price differences to save on expenses.

Kommerzielle Energiespeichersysteme

Energy storage systems for commercial buildings such as businesses, municipal facilities, and multi-unit residential properties are larger in scale, with capacities ranging from 30kWh to 2000kWh. Using energy storage systems can also improve their energy efficiency and save on electricity costs. A reliable uninterruptible power supply can prevent irrecoverable losses for commercial facilities.

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Industrielle Energiespeichersysteme

Energiespeichersysteme für den industriellen Einsatz können eine stabile Notstromversorgung bieten und gleichzeitig die Stromkosten kontrollieren.

Netzgekoppelte Energiespeichersysteme

Batteriespeichersysteme, die Energie im Megawattbereich speichern können, sind für Versorgungsunternehmen wie das Stromnetz geeignet. Durch die Einbindung erneuerbarer Energien können sie die Netznachfrage regulieren und einen Lastausgleich in der Region erreichen, was nicht nur die Stabilität verbessert, sondern auch Wartungskosten spart.

Microgrid-Energiespeichersysteme

In abgelegenen Gebieten oder solchen mit unabhängigen kleinen Stromnetzen kann die in Speichersystemen gespeicherte Energie die Stabilität und Zuverlässigkeit erhöhen.

Top Batterie-Energiespeichersysteme Hersteller

Tesla

Tesla’s headquarters are located in the United States, and the company primarily designs, manufactures, and sells fixed battery energy storage devices, solar panels, and related products and services ranging from home to grid-scale. Among these, the Powerwall is widely used for residential and commercial purposes.

LG Chem

LG Chem mit Hauptsitz in Südkorea bietet verschiedene Arten von Lithium-Ionen-Batterien an und nimmt eine wichtige Position auf den Märkten für Elektrofahrzeuge und Energiespeicher ein.

Delong Top

Established in 2012 and headquartered in Shenzhen, China, with a factory in Dongguan covering an area of 6,000 square meters, Delong has its own R&D team. Its main products include deep cycle batteries, Energiespeicherbatterien, power batteries, high voltage batteries, sodium-ion batteries, and portable power sources. Delong has consistently provided efficient and reliable power solutions for the home, commercial, and industrial sectors.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen einer Batterie und einem BESS?

Batteries directly provide electrical energy to devices and can be divided into two types: single-use and wiederaufladbar. There can be a significant size difference between different types of batteries, such as AAA batteries compared to electric vehicle battery packs. Additionally, a battery can be a single electrochemical cell or a simple assembly of multiple cells.

Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) sind komplexer und relativ umfangreicher. Zu ihren Komponenten gehören Batterien, Steuersysteme, Energieumwandlungssysteme und Wärmemanagementsysteme. BESS werden in der Regel für groß angelegte Anwendungen wie Haushalte, gewerbliche und industrielle Anlagen oder das Stromnetz eingesetzt.

Was ist der Unterschied zwischen einer Leistungsbatterie und einem Energiespeicher?

Zwischen beiden gibt es erhebliche Unterschiede in Bezug auf Design, Spezifikationen und Anwendungsszenarien.

Power-Batterien sind eher auf eine hohe Leistungsabgabe über kurze Zeiträume ausgelegt und sollen schnell Energie für den Antrieb von Geräten wie Elektrofahrzeugen, Elektrofahrrädern, Elektromotorrädern, Drohnen und anderen Geräten freisetzen.

Energiespeicherbatterien sind so konzipiert, dass sie elektrische Energie über längere Zeiträume speichern und wieder abgeben können, wenn eine anhaltende Energieabgabe erforderlich ist. Sie werden häufig in kosteneffizienten Szenarien eingesetzt, z. B. in Privathaushalten, im Gewerbe und in der Industrie sowie in Stromnetzen.

Was ist ein hybrides Energiespeichersystem?

Hybride Energiespeichersysteme kombinieren zwei oder mehr verschiedene Arten von Energiespeichertechnologien, wie Lithium-Ionen-Batterien, Durchflussbatterien und Druckluftspeicher. Der Vorteil liegt in der Verbesserung der Gesamtleistung des Systems, der Verlängerung seines Lebenszyklus und der Erhöhung der Zuverlässigkeit, um die Wirtschaftlichkeit des Systems zu verbessern. Gegenwärtig werden hybride Energiespeichersysteme häufig zur Leistungsregulierung in Szenarien wie abgelegenen Gebieten, Mikronetzen und groß angelegten kommerziellen und industriellen Umgebungen eingesetzt.

Wie wird die gesamte Energiespeicherkapazität der Batterie gemessen?

Zur Messung der Gesamtkapazität eines Batteriespeichersystems werden in der Regel zwei Parameter verwendet: Energiekapazität (kWh) und Leistungskapazität (kW), z. B. 10kWh und 5kW. Dies liegt daran, dass Energie (kWh) gleich Leistung (kW) multipliziert mit Zeit (h) ist. Ein 10-kWh-Speichersystem kann 1 kW Leistung für einen Dauerbetrieb von 10 Stunden oder 5 kW Leistung für 2 Stunden bereitstellen.

Was ist die beste Batterie für die Energiespeicherung?

Verschiedene Anwendungsszenarien und Bedürfnisse stellen unterschiedliche Leistungsanforderungen an Energiespeichersysteme. Bei der Entscheidungsfindung müssen wir oft mehrere Faktoren wie Energiedichte, Leistung, Lebensdauer, Kosten, Ladegeschwindigkeit, Effizienz usw. berücksichtigen. Von den oben genannten Energiespeichersystemen werden Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer hohen Energiedichte und schnellen Ladefähigkeit am häufigsten verwendet.

Größe des Batteriespeichersystems

Die Energie- und Leistungskapazität eines BESS wirkt sich auf seine Größe und sein Gewicht aus. Je höher die Energiekapazität ist, desto mehr Batterien und Volumen werden benötigt, was die Größe entsprechend erhöht. Je höher die Leistungskapazität, desto mehr Batterien sind erforderlich, um einen ausreichenden Strom zu liefern, was ebenfalls zu einer Vergrößerung des Systems führt. Darüber hinaus wirken sich auch der Batterietyp, das Systemdesign und die Anwendungsanforderungen auf die Größe des Systems aus.

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Schlussfolgerung

Batteriespeichersysteme sind sowohl komplex als auch einfach und bieten den Menschen zahlreiche Annehmlichkeiten. Relevantes Wissen hilft uns, sie auszuwählen, zu nutzen und zu warten.