Die Energiewende verändert die Anforderungen an die Stromversorgung von Industrieunternehmen, Gewerbebetrieben sowie Betreibern von Solarparks und Windparks. Während erneuerbare Energien immer größere Mengen Strom erzeugen, unterliegt die Stromproduktion aus Photovoltaik und Windkraft natürlichen Schwankungen. Gleichzeitig kann der Strombedarf eines Unternehmens oder einer Energieanlage zeitlich deutlich von der Erzeugung abweichen. BESS Batteriespeicher bieten eine Möglichkeit, diese Unterschiede auszugleichen und elektrische Energie flexibel zwischenzuspeichern.
Ein BESS, kurz für Battery Energy Storage System, besteht nicht nur aus den eigentlichen Batteriezellen. Je nach Projekt gehören unter anderem Batterieschränke oder Batteriecontainer, Wechselrichter, Transformatoren, Mittelspannungsschaltanlagen, Energiemanagementsysteme, Kühltechnik, Schutzsysteme und Netzanschlusstechnik zum Gesamtkonzept. Dadurch können moderne Batteriespeicher individuell auf die Anforderungen eines Standorts und die gewünschte Anwendung ausgelegt werden.
Was ist ein BESS Batteriespeicher?
Ein BESS Batteriespeicher ist ein technisches System zur Speicherung elektrischer Energie. Überschüssige Energie wird in Batterien gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder in das Stromnetz oder in die angeschlossene elektrische Infrastruktur eingespeist. Die Speicherung erfolgt dabei kontrolliert und abhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen.
Ein wesentlicher Vorteil eines BESS liegt in seiner Flexibilität. Während beispielsweise eine Photovoltaikanlage tagsüber besonders viel Strom produziert, kann der Verbrauch eines Unternehmens morgens, abends oder während anderer Zeiträume besonders hoch sein. Der Batteriespeicher kann dazu beitragen, diese zeitliche Differenz auszugleichen.
Bei größeren Anlagen werden Leistung und Speicherkapazität individuell dimensioniert. Die Leistung wird üblicherweise in Megawatt angegeben, während die Speicherkapazität in Megawattstunden angegeben wird. Beide Werte müssen zur geplanten Anwendung passen.
Warum werden Batteriespeicher für Industrie und Energieanlagen wichtiger?
Die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien stellt neue Anforderungen an die Strominfrastruktur. Photovoltaikanlagen erzeugen ihren Strom abhängig von Sonneneinstrahlung, während Windenergieanlagen von der verfügbaren Windleistung abhängig sind. Dadurch entstehen zeitliche Schwankungen bei der Stromproduktion.
Industrieunternehmen haben dagegen häufig kontinuierliche oder stark schwankende Lastprofile. Produktionsanlagen, Maschinen, Kühlanlagen, Pumpen und andere elektrische Verbraucher können erhebliche Leistungsspitzen verursachen. Ein passend ausgelegter Batteriespeicher kann dabei helfen, Erzeugung und Verbrauch besser aufeinander abzustimmen.
Auch für Betreiber von Solarparks und Windparks kann ein BESS interessant sein. Überschüssige Energie muss nicht zwangsläufig sofort genutzt oder ins Netz eingespeist werden. Stattdessen kann sie zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt bereitgestellt werden, sofern dies technisch und wirtschaftlich zum jeweiligen Anlagenkonzept passt.
Aufbau eines modernen BESS Batteriespeichers
Ein großer Batteriespeicher besteht aus mehreren miteinander verbundenen Komponenten. Die Batterieeinheiten bilden den Kern des Systems. Sie speichern elektrische Energie und stellen diese bei Bedarf wieder zur Verfügung.
Für größere Projekte werden häufig modulare Systeme eingesetzt. Mehrere Batterieeinheiten können dabei zu größeren Speichereinheiten zusammengeführt werden. Bei entsprechenden Projektgrößen kommen auch containerisierte Lösungen zum Einsatz.
Neben den Batterien sind Wechselrichter ein wichtiger Bestandteil. Sie ermöglichen die Umwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom und übernehmen abhängig vom Systemkonzept weitere Funktionen für die Steuerung des Energieflusses.
Bei Anlagen mit Mittelspannungsanschluss können zusätzlich Transformatoren und Mittelspannungsschaltanlagen erforderlich sein. Diese Komponenten verbinden den Batteriespeicher mit der elektrischen Infrastruktur des Standorts beziehungsweise mit dem öffentlichen Netz.
Ein Energiemanagementsystem übernimmt die Überwachung und Steuerung des Gesamtsystems. Es kann beispielsweise festlegen, wann der Speicher geladen oder entladen werden soll. Die Steuerung kann sich dabei an Stromverbrauch, Energieerzeugung, Netzbedingungen oder vorgegebenen Betriebsstrategien orientieren. BESS Batteriespeicher bieten umfassende Informationen zu modernen Speicherlösungen für Industrie, Solarparks und Windparks.
BESS Batteriespeicher für Industrieunternehmen
Industrieunternehmen können Batteriespeicher für unterschiedliche Aufgaben einsetzen. Eine wichtige Anwendung ist die Reduzierung von Lastspitzen. Wenn der Stromverbrauch eines Betriebs kurzfristig stark ansteigt, kann ein Batteriespeicher abhängig von seiner Auslegung zusätzliche elektrische Leistung bereitstellen.
Dieses Verfahren wird häufig als Peak Shaving oder Lastspitzenkappung bezeichnet. Ziel ist es, besonders hohe Leistungsspitzen zu reduzieren. Ob und in welchem Umfang sich eine solche Lösung wirtschaftlich lohnt, hängt unter anderem vom Lastprofil, den Netzentgelten, der Speichergröße und den Betriebszeiten ab.
Eine weitere Anwendung ist die Eigenverbrauchsoptimierung. Produziert ein Unternehmen beispielsweise mit einer eigenen Photovoltaikanlage Strom, kann ein Batteriespeicher überschüssige Energie aufnehmen. Bei späterem Bedarf kann die gespeicherte Energie wieder verwendet werden.
Dadurch lässt sich die Nutzung der eigenen Stromerzeugung zeitlich erweitern. Die konkrete Wirtschaftlichkeit sollte jedoch immer anhand der individuellen Verbrauchs- und Erzeugungsdaten untersucht werden.
Batteriespeicher für Solarparks
Solarparks erzeugen insbesondere während der sonnenreichen Tagesstunden große Mengen elektrischer Energie. Der Strombedarf oder die verfügbare Netzkapazität entspricht jedoch nicht immer der momentanen Erzeugungsleistung.
Ein Batteriespeicher kann hier als Bindeglied zwischen Stromerzeugung und späterer Nutzung dienen. Wird mehr Energie erzeugt als unmittelbar benötigt oder sinnvoll eingespeist werden kann, kann der Speicher geladen werden.
Später kann die gespeicherte Energie wieder abgegeben werden. Dadurch kann die zeitliche Flexibilität eines Solarparks erhöht werden.
Bei der Planung eines Batteriespeichers für einen Solarpark sind unter anderem die installierte PV-Leistung, das Erzeugungsprofil, die verfügbare Netzanschlussleistung und die gewünschte Speicherdauer zu berücksichtigen.
Batteriespeicher für Windparks
Auch Windparks können von der Kombination mit einem BESS profitieren. Die Stromproduktion von Windkraftanlagen ist nicht konstant und hängt von den jeweiligen Windbedingungen ab.
Ein Batteriespeicher kann dazu beitragen, kurzfristige Unterschiede zwischen Erzeugung und Einspeisung auszugleichen. Abhängig vom Projekt kann die gespeicherte Energie später wieder in das Netz abgegeben werden.
Für die Dimensionierung sind unter anderem die installierte Windleistung, das typische Erzeugungsprofil, die Netzanschlussbedingungen und die gewünschte Betriebsstrategie relevant.
Großbatteriespeicher im MWh-Bereich
Für industrielle Anwendungen und große Energieparks kommen häufig Großbatteriespeicher zum Einsatz. Bei solchen Anlagen wird die Speicherkapazität im Megawattstundenbereich geplant.
Die Kombination aus Leistung und Kapazität bestimmt wesentlich, welche Aufgaben ein Batteriespeicher übernehmen kann. Ein System mit hoher Leistung und relativ kurzer Speicherdauer eignet sich beispielsweise für andere Anwendungen als ein System, das große Energiemengen über längere Zeiträume speichern soll.
Deshalb sollte nicht nur die gewünschte Speicherkapazität betrachtet werden. Ebenso wichtig ist die Frage, welche Leistung innerhalb welcher Zeit bereitgestellt oder aufgenommen werden muss.
Containerisierte BESS Batteriespeicher
Batteriespeicher Container bieten eine modulare Möglichkeit, größere Speichersysteme aufzubauen. Viele Komponenten können bereits in speziell ausgelegten Containern integriert werden.
Ein solcher Ansatz kann die Planung und Installation großer Speicheranlagen vereinfachen. Je nach Hersteller und Projekt können Batterieeinheiten, Kühlsysteme, Überwachungstechnik und weitere Komponenten innerhalb der Containerlösung integriert sein.
Die Anzahl und Größe der Container richtet sich unter anderem nach der benötigten Leistung und Speicherkapazität. Dadurch können BESS-Systeme an unterschiedliche Projektanforderungen angepasst werden.
Mittelspannungsanschluss und Trafostation
Bei größeren Batteriespeicherprojekten spielt die elektrische Anbindung eine zentrale Rolle. Ein Batteriespeicher mit Mittelspannungsanschluss benötigt eine entsprechende technische Infrastruktur.
Je nach Anlagenkonzept kann eine Trafostation erforderlich sein. Der Transformator übernimmt dabei die Anpassung der elektrischen Spannung zwischen den verschiedenen Spannungsebenen.
Auch Mittelspannungsschaltanlagen, Schutztechnik, Messsysteme und weitere Netzanschlusskomponenten können Bestandteil des Gesamtsystems sein.
Die konkrete Ausführung hängt vom Standort, der gewünschten Anschlussleistung, den Vorgaben des Netzbetreibers und der vorhandenen elektrischen Infrastruktur ab.
Energiemanagement und intelligente Steuerung
Ein leistungsfähiger Batteriespeicher benötigt eine zuverlässige Steuerung. Das Energiemanagementsystem überwacht wichtige Betriebsdaten und kann Lade- und Entladevorgänge entsprechend der festgelegten Strategie steuern.
Bei einem Industrieunternehmen können beispielsweise Verbrauchsdaten und Lastspitzen berücksichtigt werden. Bei einem Solarpark kann die aktuelle beziehungsweise erwartete Solarstromproduktion eine Rolle spielen. Bei einem Windpark können Erzeugungsprognosen und Netzbedingungen in die Betriebsstrategie einbezogen werden.
Dadurch wird der Batteriespeicher nicht einfach nur als Speicher betrachtet, sondern als Bestandteil eines größeren Energiesystems.
Welche Faktoren sind bei der Planung wichtig?
Die technische Auslegung eines BESS Batteriespeichers sollte immer projektbezogen erfolgen. Eine pauschale Speichergröße ist nicht für jeden Standort geeignet.
Zu den wichtigen Planungsparametern gehören die gewünschte Leistung in MW und die benötigte Speicherkapazität in MWh. Zusätzlich müssen Standortbedingungen, vorhandene Erzeugungsanlagen, Lastprofile und Netzanschlussbedingungen berücksichtigt werden.
Auch die gewünschte Anwendung spielt eine wichtige Rolle. Ein Speicher für Peak Shaving kann andere Anforderungen haben als ein Speicher für die Integration eines Solarparks oder für netzdienliche Anwendungen.
Weitere wichtige Faktoren sind die vorhandene Transformatorleistung, die Netzanschlussspannung, die räumlichen Gegebenheiten und die Anforderungen an Betriebsführung und Sicherheit.
Sicherheit und Betrieb
Bei großen Batteriespeicheranlagen sind technische Sicherheitskonzepte von besonderer Bedeutung. Moderne Systeme verfügen abhängig von Aufbau und Technologie über Überwachungs-, Schutz- und Kühlsysteme.
Temperatur, Spannung und weitere Betriebsparameter können kontinuierlich überwacht werden. Schutzmechanismen sollen dazu beitragen, ungewöhnliche Betriebszustände frühzeitig zu erkennen und geeignete Reaktionen einzuleiten.
Darüber hinaus müssen bei der Planung eines Großspeichers die geltenden technischen, baulichen und netzseitigen Anforderungen berücksichtigt werden. Die konkreten Vorgaben können je nach Standort und Projekt unterschiedlich sein.
BESS als Bestandteil der Energiewende
Die zunehmende Integration von Photovoltaik und Windenergie verändert die Anforderungen an das Energiesystem. Batteriespeicher können dabei eine wichtige Rolle übernehmen, weil sie elektrische Energie zeitlich verschieben können.
Ein BESS kann überschüssige Energie aufnehmen und später wieder bereitstellen. Dadurch kann die Nutzung erneuerbarer Energie flexibler gestaltet werden.
Für Industrieunternehmen bietet diese Technologie zudem Möglichkeiten zur Optimierung des Energieverbrauchs. Betreiber von Solar- und Windparks können Batteriespeicher nutzen, um ihre Anlagen flexibler zu betreiben und die vorhandene Infrastruktur besser auszunutzen.
Wirtschaftliche Betrachtung eines Batteriespeichers
Neben den technischen Eigenschaften ist die Wirtschaftlichkeit ein entscheidender Faktor. Die Investitionskosten hängen unter anderem von Speicherleistung, Speicherkapazität, Batterietechnologie, Wechselrichtern, Transformatoren, Netzanschluss und weiteren Komponenten ab.
Auf der Nutzungsseite können verschiedene Anwendungen berücksichtigt werden. Dazu gehören beispielsweise Peak Shaving, Eigenverbrauchsoptimierung, die Nutzung von Regelenergie oder weitere energiewirtschaftliche Betriebsmodelle.
Eine belastbare Wirtschaftlichkeitsberechnung sollte deshalb auf realen Last- und Erzeugungsprofilen basieren. Dabei können auch zukünftige Strompreise, Betriebsstrategien und mögliche Änderungen der Energieinfrastruktur berücksichtigt werden.
Von der Planung bis zur fertigen Speicheranlage
Ein BESS-Projekt beginnt in der Regel mit einer Analyse der Anforderungen. Zunächst wird geprüft, welche Aufgabe der Speicher übernehmen soll und welche Leistung beziehungsweise Kapazität benötigt wird.
Anschließend werden Standort und Netzanschluss betrachtet. Dabei können vorhandene Transformatoren, Schaltanlagen und weitere elektrische Komponenten in die Planung einbezogen werden.
Nach der technischen Auslegung können die einzelnen Systemkomponenten festgelegt werden. Bei größeren Projekten kann eine modulare oder containerisierte Lösung sinnvoll sein.
Nach Installation und Anschluss folgen Prüfung, Inbetriebnahme und die Integration des Energiemanagementsystems. Erst durch das Zusammenspiel aller Komponenten entsteht ein vollständig nutzbares BESS Gesamtsystem.
Fazit
BESS Batteriespeicher bieten vielseitige Möglichkeiten für Industrieunternehmen, Gewerbebetriebe sowie Betreiber von Solarparks und Windparks. Sie können dazu beitragen, Stromerzeugung und Verbrauch zeitlich besser aufeinander abzustimmen, Lastspitzen zu reduzieren und erneuerbare Energie flexibler zu nutzen.
Für größere Projekte stehen modulare und containerisierte Großbatteriespeicher im MWh-Bereich zur Verfügung. Je nach Anwendung können Batteriecontainer, Wechselrichter, Transformatoren, Mittelspannungsschaltanlagen und Energiemanagementsysteme zu einem individuellen Gesamtsystem kombiniert werden.
Entscheidend ist eine sorgfältige technische Planung. Leistung, Speicherkapazität, Netzanschluss, Transformatorleistung, Lastprofile und Erzeugungsdaten müssen aufeinander abgestimmt werden. So kann ein BESS Batteriespeicher gezielt an die Anforderungen des jeweiligen Industrie-, Solar- oder Windparkprojekts angepasst werden.
