Großbatteriespeicher (Battery Energy Storage System)
Was ist ein Großbatteriespeicher?
Ein Großbatteriespeicher ist ein stationäres Batteriespeichersystem, das größere Energiemengen aufnehmen und mit hoher Leistung wieder bereitstellen kann. Im Englischen hat sich dafür die Bezeichnung Battery Energy Storage System (BESS) etabliert. Eine allgemeingültige technische Grenze, ab welcher Leistung oder Kapazität ein Batteriespeicher als Großbatteriespeicher gilt, ist.
Von kleineren Speichern unterscheidet sich ein Großbatteriespeichersystem vor allem durch Dimensionierung, technische Integration und Einsatzgebiet. Typische Anwendungen reichen von der Kopplung mit Photovoltaik und Verbrauchern bis zur Nutzung von Flexibilität im Strommarkt.
Für Unternehmen ist deshalb nicht nur die Batterie relevant. Entscheidend ist ihre Einbindung in das gesamte Energiesystem aus Erzeugung, Verbrauch, Netzanschluss, Ladeinfrastruktur und Energiesteuerung.
Wie funktioniert ein Großbatteriespeicher?
Ein Großbatteriespeicher arbeitet in drei grundlegenden Phasen: Laden, Speichern und Entladen. Beim Laden wandelt das System elektrische Energie in elektrochemisch speicherbare Energie um. Beim Entladen läuft der Prozess in umgekehrter Richtung.
Ein bidirektionaler Wechselrichter beziehungsweise ein Power Conversion System (PCS) verbindet die Batterie mit dem elektrischen Wechselstromsystem. Das Battery Management System (BMS) überwacht den Batteriebetrieb auf Zell- und Systemebene. Ein übergeordnetes Energy Management System (EMS) bzw. die intelligente Steuerungsplattform Greencore AI entscheidet anhand des jeweiligen Betriebsziels, wann der Speicher laden oder entladen soll.
Für die Wirtschaftlichkeit ist diese übergeordnete Steuerung entscheidend. Der gleiche Speicher kann seine verfügbare Kapazität beispielsweise für PV-Überschüsse, Lastspitzen oder Strompreisunterschiede einsetzen. Unser Wiki-Beitrag zur Spotmarktoptimierung beschreibt dazu das Grundprinzip: Laden bei niedrigen Strompreisen und spätere Nutzung beziehungsweise Entladung bei höheren Preisen.
Großbatteriespeicher im Energiesystem
Bei industriellen Anwendungen kommt eine weitere Ebene hinzu: Das Speichersystem muss zum tatsächlichen Lastprofil, zur lokalen Erzeugung und zum Netzanschluss passen. Greenflash ordnet Batteriespeicher deshalb als Teil eines Gesamtsystems ein, das Erzeugung, Verbrauch und Strommarkt miteinander verbindet
Was bedeuten MW und MWh bei einem Großbatteriespeicher?
MW und MWh beschreiben zwei unterschiedliche Eigenschaften eines Großbatteriespeichers: MW steht für Leistung, MWh für Energiemenge beziehungsweise Speicherkapazität. Beide Größen müssen gemeinsam betrachtet werden, um beurteilen zu können, welche Aufgabe ein Speicher übernehmen kann.
Ein Speicher mit hoher Leistung kann in kurzer Zeit viel Energie aufnehmen oder bereitstellen. Eine hohe Speicherkapazität ermöglicht dagegen eine längere Energieabgabe.
Vereinfachte Formel:
Entladedauer [h] = nutzbare Speicherkapazität [MWh] ÷ Entladeleistung [MW]
Beispielrechnung:
Ein hypothetischer Großbatteriespeicher verfügt über 4 MWh nutzbare Kapazität und gibt konstant 2 MW ab.
4 MWh ÷ 2 MW = 2 Stunden
Der Speicher könnte unter diesen vereinfachten Annahmen für zwei Stunden 2 MW bereitstellen. In einer realen Auslegung beeinflussen unter anderem nutzbarer Ladebereich, Wirkungsgrad, Betriebsstrategie und Leistungsgrenzen das Ergebnis.
Eng damit verbunden ist die C-Rate. Sie setzt Lade- beziehungsweise Entladeleistung ins Verhältnis zur Batteriekapazität und beschreibt damit, wie schnell ein Speicher bezogen auf seine Kapazität geladen oder entladen werden kann.
Welche Batterietechnologien werden für Großbatteriespeicher eingesetzt?
Großbatteriespeicher können auf unterschiedlichen elektrochemischen Technologien basieren. Bei aktuellen stationären Anwendungen kommen unter anderem Lithium-Ionen-Batterien und darin insbesondere Systeme mit Lithium-Eisenphosphat (LFP) zum Einsatz.
Für die Auswahl zählen mehr als Leistung und Kapazität. Zyklenfestigkeit, Degradation, Batterielebensdauer, Temperaturverhalten, Sicherheit, Wirkungsgrad und Kosten wirken auf den Betrieb und die Wirtschaftlichkeit eines Speichers.
Der State of Charge (SoC) bezeichnet den Ladezustand. Der State of Health (SoH) beschreibt den Gesundheitszustand beziehungsweise die verbleibende Leistungsfähigkeit der Batterie gegenüber einem definierten Ausgangszustand.
Wofür werden Großbatteriespeicher eingesetzt?
Großbatteriespeicher machen elektrische Energie zeitlich verfügbar. Unternehmen und Energieversorger können dadurch Strom speichern, Lasten zeitlich verschieben, lokale Erzeugung besser mit dem Verbrauch abstimmen und Speicherkapazität für energiewirtschaftliche Anwendungen einsetzen.
Zu den wesentlichen Anwendungen gehören:
Lastspitzenkappung (Peak Shaving):
Der Speicher entlädt, wenn der Leistungsbezug am Standort stark ansteigt. Dadurch kann die aus dem öffentlichen Netz bezogene Leistung sinken. Der Greenflash-Wikibeitrag zur Lastspitzenkappung beschreibt genau dieses Prinzip.
Lastverschiebung (Load Shifting):
Energie wird zu einem Zeitpunkt aufgenommen und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt. Verbrauch und Strombezug lassen sich dadurch zeitlich voneinander entkoppeln.
Energiearbitrage:
Der Speicher lädt bei niedrigen Strompreisen. Die gespeicherte Energie wird zu einem Zeitpunkt mit höheren Preisen genutzt oder, sofern das Betriebsmodell dies vorsieht, vermarktet. Der Greenflash-Wikibeitrag zur Spotmarktoptimierung beschreibt dieses Prinzip für Day-Ahead- und Intraday-Markt.
Eigenverbrauchsoptimierung:
Ein Speicher nimmt überschüssigen Strom einer Photovoltaikanlage auf und stellt ihn später für den eigenen Verbrauch bereit. Er reduziert damit die zeitliche Differenz zwischen PV-Erzeugung und Strombedarf.
Flexibilitätsvermarktung:
Freie Speicherleistung und Speicherkapazität können je nach technischem, vertraglichem und regulatorischem Rahmen für energiewirtschaftliche Anwendungen bereitgestellt werden.
Unser Blogbeitrag “ Industriespeicher: Wie Batteriespeicher die Energieversorgung der Industrie flexibilisieren“ erläutert Lastspitzen, PV-Nutzung, Strompreisoptimierung und Marktintegration ausführlich und zeigt, wie Industrieunternehmen die wirtschaftlichste Optimierung durch Flexibilisierung erreichen können.
Wie unterstützen Großbatteriespeicher Industrie und Logistik?
Großbatteriespeicher können an Produktions- und Logistikstandorten mehrere Energieflüsse miteinander verbinden. Besonders relevant ist das Zusammenspiel von Verbrauch, Photovoltaikanlage, Ladeinfrastruktur und begrenzter Netzanschlussleistung.
Ein Logistikzentrum kann beispielsweise eine Photovoltaikanlagen + Großbatteriespeicher + Gebäudelast + E-Lkw-Ladeinfrastruktur zu einem Energiesystem verbinden. Der Speicher kann PV-Überschüsse aufnehmen, Energie für spätere Verbrauchszeiten vorhalten und kurzzeitige Leistungsspitzen abfangen.
Ein reales Greenflash-Projekt in Gernsheim zeigt die Größenordnung solcher vernetzten Systeme. Dort umfasst das Energiesystem am Logistikstandort einen Jahresstromverbrauch von 1,9 GWh, eine Spitzenlast von 464 kW, 3,9 MWp Photovoltaik, 800 kW Speicherleistung und 3.150 kVA Transformatorleistung
Der Speicher sollte deshalb nicht isoliert dimensioniert werden. Lastprofil, PV-Erzeugung, Ladebedarf und Netzanschluss bestimmen gemeinsam, welche Leistung und Kapazität wirtschaftlich sinnvoll sind.
Welchen wirtschaftlichen Nutzen bietet ein Großbatteriespeicher?
Ein Großbatteriespeicher schafft wirtschaftlich nutzbare Flexibilität, weil er Stromaufnahme und Stromabgabe zeitlich voneinander trennt. Kosten- und Erlöswirkungen entstehen über den jeweiligen Einsatzfall, etwa Peak Shaving, Strompreisoptimierung, höheren PV-Eigenverbrauch oder energiewirtschaftliche Vermarktung.
Bei der Lastspitzenkappung entlädt der Speicher während einer Lastspitze und reduziert den Netzbezug. Bei der Spotmarktoptimierung wird Energie in Niedrigpreisphasen geladen und später in Hochpreisphasen genutzt.
Welche Kombination sinnvoll ist, hängt vom individuellen Energiesystem ab. Lastprofil, Strompreise, Netzanschluss, PV-Erzeugung sowie Speicherleistung und -kapazität beeinflussen den Business Case.
FAQ
Häufige Fragen rund um die Themen Großbatteriespeicher, Flexibilisierung und ganzheitliche Energiesysteme.
BESS steht für Battery Energy Storage System. Der Begriff bezeichnet ein Batteriespeichersystem, das neben den Batterien auch die für Betrieb und Integration notwendigen technischen Systeme umfasst. Dazu zählen typischerweise Batteriemanagement, Leistungsumwandlung und übergeordnete Steuerung. Im Kontext größerer stationärer Anlagen wird BESS häufig synonym für ein Großbatteriespeichersystem verwendet.
Für den Begriff Großbatteriespeicher ist [[PRÜFEN: allgemeingültige technische oder regulatorische Schwelle in Deutschland/DACH]]. In der Praxis beschreibt der Begriff leistungsstarke stationäre Batteriespeichersysteme, die gegenüber Heimspeichern und kleineren Gewerbespeichern deutlich größere Leistungen und Energiemengen bereitstellen und beispielsweise in Unternehmen, Energieparks oder Netzanwendungen eingesetzt werden.
Die Entladedauer hängt von nutzbarer Speicherkapazität und abgegebener Leistung ab. Vereinfacht gilt: Entladedauer = Speicherkapazität ÷ Entladeleistung. Ein System mit 4 MWh nutzbarer Kapazität könnte bei konstant 2 MW rechnerisch zwei Stunden Energie liefern. Wirkungsgrad, Ladezustand und festgelegte Betriebsgrenzen beeinflussen die reale Dauer.
Der Wirkungsgrad beschreibt, welcher Anteil der beim Laden aufgenommenen Energie nach Speicherung und Entladung wieder nutzbar ist. Für die Bewertung eines kompletten Lade- und Entladezyklus wird die Round-Trip Efficiency betrachtet. Ein belastbarer allgemeiner Wertebereich für aktuelle Großbatteriespeicher ist.
Ein Großbatteriespeicher kann Ladeleistung zeitlich vom unmittelbaren Netzbezug entkoppeln. Bei Ladeparks oder Depot Charging kann er zuvor gespeicherte Energie bereitstellen, wenn mehrere Fahrzeuge gleichzeitig laden. So lassen sich PV-Erzeugung, Gebäudelast und Fahrzeugladung gemeinsam steuern und der vorhandene Netzanschluss effizienter einsetzen.
Die Lebensdauer eines Großbatteriespeichers hängt unter anderem von Zellchemie, Anzahl und Tiefe der Ladezyklen, Temperatur, Ladezuständen und Betriebsstrategie ab. Eine pauschale Lebensdauer lässt sich deshalb nicht unabhängig vom konkreten System angeben.
