Batterie-Energiespeichersystem

Traditionell wird in der Energiebranche behauptet, dass sich die Energiebranche von allen anderen Unternehmen und Märkten dadurch unterscheidet, dass Energie nicht gespeichert werden kann.

Das war im Wesentlichen richtig, doch zukünftige Fortschritte können diese Vorstellung möglicherweise verwerfen und die Speicherung mit anderen Grid-Matrix-Technologien konsolidieren, um ein neues Paradigma zu schaffen!

Elektrobatterien bieten möglicherweise das beste Potenzial als Smart-Grid-Enabler. Neueste Batterien werden derzeit für verschiedene Formen der Übertragungs- und Verteilungsanwendungen eingesetzt, wobei sich möglicherweise unterschiedliche Vorteile aus einer einzelnen Einrichtung ergeben: dem Batterieenergiespeichersystem.

Die Forschung sucht weiterhin nach neuen Technologien, die zu Fortschritten bei Speichermedien und damit zu einem Durchbruch bei kostengünstigen Speichermedien für zukünftige Versorgungsunternehmen führen werden.

Definition von Batterieenergiespeichersystemen (BESS).

Ein BESS ist eine Art Energiespeichersystem, das Batterien verwendet, um Energie in Form von Elektrizität zu speichern und zu verteilen.

Diese Systeme werden häufig in Stromnetzen und in anderen Anwendungen wie Elektrofahrzeugen, Solarstromanlagen und Smart Homes eingesetzt.

Auf der grundlegendsten Ebene besteht ein BESS aus einer oder mehreren Batterien, die elektrische Energie für den späteren Gebrauch speichern. Auf diese gespeicherte Energie kann dann bei Bedarf zurückgegriffen werden, um den unterschiedlichen Leistungsbedarf verschiedener Anwendungen zu decken.

BESS kann auch Vorteile gegenüber anderen Energiespeichersystemen bieten, darunter höhere Effizienz und Flexibilität, schnellere Reaktionszeiten bei der Stromversorgung von Geräten oder Geräten und insgesamt niedrigere Kosten.

Die Energiespeicherung führt zu einer Reduzierung des Spitzenbedarfs an elektrischen Systemen, und ESS-Besitzer werden häufig durch regionale Netzmarktprogramme entschädigt. Die Regulierungsbehörden bieten auch Anreize (und in einigen Fällen Mandate) an, um die Teilnahme zu fördern.

„Batterie-Energiespeichersystem wird zum Kern der Energiespeicherung zu Hause werden“

-YOUHOMENERGY

Warum BESS gegenüber anderen Speichertechnologien?

BESS hat gegenüber anderen Speichertechnologien den Vorteil, dass es nur einen geringen Platzbedarf hat und keine Beschränkungen hinsichtlich der geografischen Standorte aufweist, an denen es aufgestellt werden könnte. Andere Speichertechnologien wie Pumpspeicherung (PHS) und Druckluftspeicherung (CAES) sind unter Berücksichtigung wasser- und standortbezogener Einschränkungen sowie Übertragungsbeschränkungen nur für eine begrenzte Anzahl von Standorten geeignet. Die Energie- und Leistungsdichten einiger Technologien sind wie folgt:

Dementsprechend bieten BESS mit Lithium-Ionen-Technologie hohe Energie- und Leistungsdichten, die für den Einsatz auf der Ebene von Verteiltransformatoren geeignet sind. Der verfügbare Platz am Aufstellungsort des Verteilungstransformators kann für die Platzierung des BESS genutzt werden.

Die Nachtspitze, die bewältigt werden muss, beträgt maximal etwa 4 Stunden und daher beträgt die für ein bestimmtes BESS erforderliche Entladezeit weniger als 4 Stunden. Darüber hinaus liegt die Nennscheinleistung von Verteiltransformatoren im Bereich von 160 kVA, 400 kVA bis zu 1 MVA (jeweils für ländliche, städtische und städtische Gebiete).

Daher muss BESS während maximal 4 Stunden Spitzenzeit nur einen Teil dieser Kapazität bereitstellen.

Die folgende Abbildung veranschaulicht die Stellen, die verschiedene Technologien im Raum einnehmen, wobei die Dimensionen Leistung, Energie und Entladezeit dienen.

Eigenschaften eines Batterieenergiespeichersystems

Rundum-Effizienz – Gibt die Menge an nutzbarer Energie an, die aus einem Speichersystem im Verhältnis zur zugeführten Energiemenge entladen werden kann. Dies berücksichtigt den Energieverlust während jedes Lade- und Entladezyklus. Typische Werte liegen zwischen 60 % und 95 %.

Ansprechzeit – Zeit, die ein Speichersystem benötigt, um vom Standby-Modus zur vollen Leistung zu gelangen. Dieses Leistungskriterium ist ein wichtiger Indikator für die Flexibilität von Speicher als Netzressource im Vergleich zu Alternativen. Die meisten Speichersysteme haben eine kurze Reaktionszeit, typischerweise weniger als eine Minute. Pumpspeicherkraftwerke und Druckluftspeicher sind im Vergleich zu Batterien tendenziell relativ langsam.

Rampenrate — Die Rampenrate gibt die Rate an, mit der die Speicherleistung variiert werden kann. Eine Rampenrate für Batterien kann in ein bis wenigen Sekunden schneller als 100 % sein. Die Anstiegsrate für Pumpspeicherkraftwerke und für die Druckluftspeicherung ähnelt der Anstiegsrate konventioneller Erzeugungsanlagen.

Energieerhaltung oder Standby-Verluste — Die Energieerhaltungszeit ist die Zeitspanne, die ein Speichersystem seine Ladung behält. Das Konzept der Energiespeicherung ist wichtig, da einige Speichertypen dazu neigen, sich selbst zu entladen oder Energie zu verbrauchen, während der Speicher nicht verwendet wird.

Energiedichte – Die Energiemenge, die für eine bestimmte Fläche, ein bestimmtes Volumen oder eine bestimmte Masse gespeichert werden kann. Dieses Kriterium ist bei Anwendungen wichtig, bei denen die Fläche ein begrenzender Faktor ist, beispielsweise in einem städtischen Umspannwerk, wo der Platz eine begrenzende Einschränkung für die Energiespeicherung vor Ort darstellen könnte.

Leistungsdichte — Die Leistungsdichte gibt die Energiemenge an, die für eine bestimmte Fläche, ein bestimmtes Volumen oder eine bestimmte Masse geliefert werden kann. Darüber hinaus variiert die Leistungsdichte ebenso wie die Energiedichte erheblich zwischen den Speichertypen. Auch hier ist die Leistungsdichte wichtig, wenn Fläche und/oder Platz begrenzt sind oder das Gewicht ein Problem darstellt.

Sicherheit — Sicherheit bezieht sich sowohl auf Elektrizität als auch auf die spezifischen Materialien und Prozesse, die in Speichersystemen zum Einsatz kommen. Die in Batterien verwendeten Chemikalien und Reaktionen können Sicherheits- oder Brandbedenken aufwerfen.

Lebensspanne — gemessen in Zyklen.

Entladungstiefe (DoD) — Bezieht sich auf die Menge der genutzten Batteriekapazität. Sie wird als Prozentsatz der vollen Energiekapazität der Batterie ausgedrückt. Je tiefer die Batterie entladen ist, desto kürzer ist die erwartete Lebensdauer. Deep Cycle wird oft als 80 % oder mehr DoD definiert.

Umgebungstemperatur — Hat einen wichtigen Einfluss auf die Batterieleistung. Hohe Umgebungstemperaturen führen zu internen Reaktionen und viele Batterien verlieren in heißeren Klimazonen schneller an Kapazität.

Wichtige Überlegungen zur Batterieauswahl

Parameter zur Bestimmung der BESS-Ökonomie

Wie oben dargestellt, spielen viele Kriterien eine wichtige Rolle bei der Auswahl der Batterie für BESS. Diese reichen von regulatorischen Fragen bis hin zu Kosten- und Technologiedimensionen. Der größte bestimmende Faktor für die Batterieauswahl ist jedoch die Anwendung, die das BESS bedienen soll, sowie das Leistungsanforderungsmanagement.

Aspekte der Wirtschaftlichkeit von Batterieenergiespeichersystemen:

Die Optimierung von BESS Economics liegt in der engen Triangulation der Marktparameter, Verbraucherparameter und Speichersystemparameter. Jeder dieser zusammengefassten Parameter verfügt über mehrere Unterparameter, die eine wichtige Rolle für die Gesamtökonomie des Systems spielen.

Referenzen:

· National Energy Technology Laboratory, USA

· Wikipedia

· IEC

· IRENA

· Lithium-Ionen-Batterie-Energiespeichersysteme, AIG Energy Industry Group