Das Battery Energy Storage System (BESS) ist ein groß angelegtes Batteriesystem, das auf einem Netzanschluss basiert und zur Speicherung von Strom und Energie dient. Es kombiniert mehrere Batterien zu einem integrierten Energiespeicher.
1. Batteriezelle: Als Teil des Batteriesystems wandelt sie chemische Energie in elektrische Energie um.
2. Batteriemodul: Besteht aus mehreren in Reihe und parallel geschalteten Batteriezellen und umfasst das Modulbatteriemanagementsystem (MBMS) zur Überwachung des Betriebs der Batteriezellen.
3. Batteriecluster: Wird zur Aufnahme mehrerer in Reihe geschalteter Module und Batterieschutzeinheiten (BPU) verwendet, auch Batteriecluster-Controller genannt. Das Batteriemanagementsystem (BMS) für das Batteriecluster überwacht Spannung, Temperatur und Ladestatus der Batterien und reguliert gleichzeitig deren Lade- und Entladezyklen.
4. Energiespeichercontainer: Kann mehrere parallel geschaltete Batteriecluster tragen und kann mit anderen zusätzlichen Komponenten zur Verwaltung oder Steuerung der internen Umgebung des Containers ausgestattet werden.
5. Stromumwandlungssystem (PCS): Der von den Batterien erzeugte Gleichstrom (DC) wird über PCS oder bidirektionale Wechselrichter in Wechselstrom (AC) zur Übertragung an das Stromnetz (Einrichtungen oder Endverbraucher) umgewandelt. Bei Bedarf kann dieses System auch Strom aus dem Netz beziehen, um die Batterien aufzuladen.
Was ist das Funktionsprinzip von Batterie-Energiespeichersystemen (BESS)?
Das Funktionsprinzip des Batterie-Energiespeichersystems (BESS) umfasst hauptsächlich drei Prozesse: Laden, Speichern und Entladen. Während des Ladevorgangs speichert BESS über eine externe Stromquelle elektrische Energie in der Batterie. Die Implementierung kann je nach Systemdesign und Anwendungsanforderungen entweder Gleichstrom oder Wechselstrom sein. Wenn von der externen Stromquelle ausreichend Strom bereitgestellt wird, wandelt BESS überschüssige Energie in chemische Energie um und speichert sie intern in wiederaufladbaren Batterien in erneuerbarer Form. Wenn während des Speichervorgangs keine oder nur unzureichende externe Versorgung vorhanden ist, behält BESS die vollständig geladene gespeicherte Energie und behält ihre Stabilität für die zukünftige Verwendung bei. Wenn während des Entladevorgangs gespeicherte Energie genutzt werden muss, gibt BESS je nach Bedarf eine angemessene Energiemenge zum Antrieb verschiedener Geräte, Motoren oder anderer Formen von Lasten frei.
Welche Vorteile und Herausforderungen bietet der Einsatz von BESS?
BESS kann dem Energiesystem verschiedene Vorteile und Dienste bieten, wie zum Beispiel:
1. Verbesserung der Integration erneuerbarer Energien: BESS kann überschüssige erneuerbare Energie in Zeiten hoher Erzeugung und geringer Nachfrage speichern und in Zeiten geringer Erzeugung und hoher Nachfrage freisetzen. Dies kann die Einschränkung des Windes reduzieren, seine Nutzungsrate verbessern und seine Unterbrechungen und Schwankungen beseitigen.
2. Verbesserung der Stromqualität und -zuverlässigkeit: BESS kann schnell und flexibel auf Spannungs- und Frequenzschwankungen, Oberschwingungen und andere Probleme mit der Stromqualität reagieren. Es kann auch als Notstromquelle dienen und die Schwarzstartfunktion bei Netzausfällen oder Notfällen unterstützen.
3. Reduzierung der Spitzennachfrage: BESS kann außerhalb der Spitzenzeiten laden, wenn die Strompreise niedrig sind, und während der Spitzenzeiten entladen, wenn die Preise hoch sind. Dies kann die Spitzennachfrage reduzieren, die Stromkosten senken und die Notwendigkeit einer Erweiterung der neuen Erzeugungskapazität oder von Übertragungsmodernisierungen verzögern.
4. Reduzierung der Treibhausgasemissionen: BESS kann die Abhängigkeit von der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen verringern, insbesondere in Spitzenzeiten, und gleichzeitig den Anteil erneuerbarer Energien am Strommix erhöhen. Dies trägt dazu bei, den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren und die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern.
Allerdings steht BESS auch vor einigen Herausforderungen, wie zum Beispiel:
1. Hohe Kosten: Im Vergleich zu anderen Energiequellen ist BESS immer noch relativ teuer, insbesondere im Hinblick auf Kapitalkosten, Betriebs- und Wartungskosten sowie Lebenszykluskosten. Die Kosten für BESS hängen von vielen Faktoren wie Batterietyp, Systemgröße, Anwendung und Marktbedingungen ab. Da die Technologie immer ausgereifter und ausgereifter wird, wird erwartet, dass die Kosten für BESS in der Zukunft sinken, aber möglicherweise immer noch ein Hindernis für eine breite Einführung darstellen.
2. Sicherheitsaspekte: Bei BESS handelt es sich um Hochspannung, große Ströme und hohe Temperaturen, die potenzielle Risiken wie Brandgefahr, Explosionen, Stromschläge usw. mit sich bringen. BESS enthält außerdem gefährliche Substanzen wie Metalle, Säuren und Elektrolyte, die Umwelt- und Gesundheitsrisiken verursachen können wenn es nicht ordnungsgemäß gehandhabt oder entsorgt wird. Für den sicheren Betrieb und die sichere Verwaltung von BESS sind strenge Sicherheitsstandards, Vorschriften und Verfahren erforderlich.
5. Umweltauswirkungen: BESS kann negative Auswirkungen auf die Umwelt haben, einschließlich Ressourcenerschöpfung, Probleme bei der Landnutzung, Probleme bei der Wassernutzung, Abfallerzeugung und Bedenken hinsichtlich der Umweltverschmutzung. BESS erfordert erhebliche Mengen an Rohstoffen wie Lithium, Kobalt, Nickel, Kupfer usw Weltweit knapp und ungleichmäßig verteilt. BESS verbraucht auch Wasser und Land für die Bergbauproduktion, die Installation und den Betrieb. BESS erzeugt während seines gesamten Lebenszyklus Abfälle und Emissionen, die sich auf die Luft-, Wasser- und Bodenqualität auswirken können. Bei der Einführung müssen Umweltauswirkungen berücksichtigt werden nachhaltige Praktiken, um ihre Auswirkungen so gering wie möglich zu halten.
Was sind die Hauptanwendungen und Anwendungsfälle von BESS?
BESS wird häufig in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in der Stromerzeugung, in Energiespeicheranlagen, in Übertragungs- und Verteilungsleitungen im Energiesystem sowie in Elektrofahrzeug- und Schiffssystemen im Transportsektor. Es wird auch in Batteriespeichersystemen für Wohn- und Gewerbegebäude eingesetzt. Diese Systeme können den Speicherbedarf überschüssiger Energie decken und Backup-Kapazität bereitstellen, um Überlastungen auf Übertragungs- und Verteilungsleitungen zu verringern und gleichzeitig eine Überlastung des Übertragungssystems zu verhindern. BESS spielt eine entscheidende Rolle in Mikronetzen, bei denen es sich um verteilte Stromnetze handelt, die an das Hauptnetz angeschlossen sind oder unabhängig voneinander arbeiten. Unabhängige Mikronetze in abgelegenen Gebieten können sich auf BESS in Kombination mit intermittierenden erneuerbaren Energiequellen verlassen, um eine stabile Stromerzeugung zu erreichen und gleichzeitig dazu beizutragen, hohe Kosten im Zusammenhang mit Dieselmotoren und Luftverschmutzungsproblemen zu vermeiden. BESS ist in verschiedenen Größen und Konfigurationen erhältlich und eignet sich sowohl für kleine Haushaltsgeräte als auch für große Versorgungssysteme. Sie können an verschiedenen Standorten installiert werden, darunter in Wohnhäusern, Gewerbegebäuden und Umspannwerken. Darüber hinaus können sie bei Stromausfällen als Notstromquelle dienen.
Welche unterschiedlichen Batterietypen werden in BESS verwendet?
1. Blei-Säure-Batterien sind der am weitesten verbreitete Batterietyp, bestehend aus Bleiplatten und Schwefelsäure-Elektrolyt. Sie genießen hohes Ansehen wegen ihrer geringen Kosten, ausgereiften Technologie und langen Lebensdauer und werden hauptsächlich in Bereichen wie Startbatterien, Notstromquellen und kleinen Energiespeichern eingesetzt.
2. Lithium-Ionen-Batterien, einer der beliebtesten und fortschrittlichsten Batterietypen, bestehen aus positiven und negativen Elektroden aus Lithiummetall oder Verbundmaterialien sowie organischen Lösungsmitteln. Sie haben Vorteile wie eine hohe Energiedichte, einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Umweltbelastung; spielen eine entscheidende Rolle in mobilen Geräten, Elektrofahrzeugen und anderen Energiespeicheranwendungen.
3. Flow-Batterien sind wiederaufladbare Energiespeicher, die mit flüssigen Medien arbeiten, die in externen Tanks gespeichert sind. Zu ihren Merkmalen zählen eine geringe Energiedichte, ein hoher Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer.
4. Zusätzlich zu den oben genannten Optionen stehen auch andere Arten von BESS zur Auswahl, wie z. B. Natrium-Schwefel-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien und Superkondensatoren; Jedes verfügt über unterschiedliche Eigenschaften und Leistungen, die für verschiedene Szenarien geeignet sind.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22. November 2024