Was ist ein Batteriespeichersystem (BESS)?

Ein Batteriespeichersystem (BESS) ist eine Einrichtung, die elektrische Energie in Batterien für die spätere Nutzung speichert. Es wird während Zeiten geringer Nachfrage oder hoher Erzeugung aus dem Stromnetz, von Solaranlagen oder anderen Erzeugungsquellen geladen und entlädt während Spitzenlastzeiten oder wenn keine Erzeugung verfügbar ist. Für gewerbliche und industrielle Käufer ist das Verständnis der BESS-Architektur, der verfügbaren Batteriechemien sowie der Einstufung nach Leistungsklasse entscheidend, um fundierte Beschaffungsentscheidungen zu treffen.

BESS-Kernkomponenten

Ein Batteriespeichersystem besteht aus fünf Hauptkomponenten. Die Batteriemodule speichern die elektrische Energie, typischerweise unter Verwendung von Lithium-Eisenphosphat-(LiFePO4-) oder Nickel-Mangan-Kobalt-(NMC-)Zellen. Das Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht die Einzelzellspannung, -temperatur und -stromstärke und bietet einen mehrstufigen Schutz vor Überladung, Tiefentladung und thermischen Ereignissen. Das Leistungswandlersystem (PCS) oder der Wechselrichter wandelt die Gleichstrom-Ausgangsleistung der Batterie in Wechselstrom für den Anschluss an das Stromnetz oder an Verbraucher um. Das Gehäuse bietet Umweltschutz; IP65-geschützte Ausführungen eignen sich für den Außeneinsatz. Das Thermomanagementsystem reguliert die Batterietemperatur, um Leistung und Sicherheit zu gewährleisten. LiFePO4-Module mit den Abmessungen 651,5 mm × 445 mm × 235 mm und einer Nennspannung von 51,2 V und einer Kapazität von 100 Ah integrieren diese Komponenten in ein kompaktes, wandmontierbares Gehäuse.

Vergleich der Batteriechemie

Die Wahl der Batteriechemie bestimmt das Sicherheitsprofil, die Zyklenlebensdauer und die Gesamtbetriebskosten eines BESS. LiFePO4-Batterien erreichen eine thermische Durchgehungsfestigkeit oberhalb von 500 Grad Celsius, während NMC-Zellen bei etwa 200 Grad Celsius eine thermische Durchgehung erreichen. LiFePO4 bietet 6000 oder mehr Ladezyklen im Vergleich zu 2000–3000 Zyklen bei NMC. Für Anwendungen mit einer Einsatzdauer von über 10 Jahren reduziert die längere Zyklenlebensdauer von LiFePO4 die Austauschhäufigkeit und senkt die Gesamtbetriebskosten. Zertifizierungen wie CE, RoHS und UN38.3 bestätigen, dass das Batteriesystem internationalen Sicherheits-, Umwelt- und Transportstandards entspricht.

Einteilung von BESS nach Skala

Batteriespeichersysteme werden nach Kapazität und Anwendung in drei Größenklassen eingeteilt. Wohnliche BESS (Batterie-Energiespeichersysteme) verwenden wandmontierte Module mit 5,12 kWh pro Einheit, die typischerweise für eine Gesamtkapazität von 5–20 kWh konfiguriert werden und der Notstromversorgung im Haushalt sowie der Eigenverbrauchsoptimierung von Solarenergie dienen. Gewerbliche und industrielle (C&I) BESS umfassen einen Bereich von 20 kWh bis hin zu mehreren Megawattstunden und unterstützen Lastspitzenbegrenzung, Reduzierung von Leistungspreisen sowie Notstromversorgung für gewerbliche Einrichtungen. Netzdienstliche BESS überschreiten 1 MWh und erbringen Netzleistungen wie Frequenzregelung, Integration erneuerbarer Energien und Kapazitätsfestigung. Ein 1,5-MW-Solarcarport-Projekt in Brasilien veranschaulicht die Integration eines C&I-BESS mit Solargenerierung.

Hauptanwendungen

BESS-Anwendungen umfassen den Wohn-, Gewerbe- und Versorgungssektor. Für Haushalte bietet ein BESS Notstromversorgung bei Stromausfällen und maximiert den Eigenverbrauch von Solarenergie. Für gewerbliche Einrichtungen reduziert das System die Spitzennachfragegebühren, stellt eine unterbrechungsfreie Stromversorgung bereit und unterstützt das Energiemanagement zur Kostenoptimierung. Für netzferne und abgelegene Standorte ermöglicht ein BESS die Unabhängigkeit von erneuerbaren Energien. Eine Installation auf den Malediven, die jährlich 15 Millionen kWh erzeugt und den Dieselverbrauch um 50 Tonnen pro Jahr senkt, verdeutlicht, wie BESS-Dieselgeneratoren in Insel- und netzfernen Umgebungen ersetzen können. Solar-Carport-integrierte Speichersysteme mit Kapazitätsstufen von 3,84 kWh, 7,68 kWh, 11,52 kWh und 15,36 kWh dienen Objekten, die Parkinfrastruktur mit Energieerzeugung kombinieren.

Sicherheit und Einsatzhistorie

Die Sicherheitsbilanz einer BESS-Technologie ist ein entscheidendes Beschaffungskriterium. Über 30.000 wandmontierte LiFePO4-Energiespeichereinheiten wurden in Deutschland, Australien und Japan installiert, ohne dass bislang Sicherheitsvorfälle gemeldet wurden. Diese Einsatzhistorie, kombiniert mit der thermischen Durchlaufschwelle von über 500 °C und dem Umweltschutzgrad IP65, belegt die Zuverlässigkeit von LiFePO4-BESS unter unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen und Installationsumgebungen. Das mehrstufige Schutzsystem des BMS – einschließlich Überspannungs-, Unterspannungs-, Überstrom-, Kurzschluss- und Übertemperaturschutz – gewährleistet die Betriebssicherheit während der gesamten Nutzungsdauer des Systems.

Integration in Erneuerbare Energie

Ein BESS (Battery Energy Storage System) wird mit Solaranlagen, Windkraftanlagen und hybriden Stromversorgungssystemen kombiniert, um die Schwankungen bei der Energieerzeugung auszugleichen und eine stabile Stromabgabe sicherzustellen. In Verbindung mit Solarcarports speichert das BESS überschüssige Solarenergie, die tagsüber erzeugt wird, für die Nutzung in der Nacht und erhöht so die Eigenversorgung der Anlage mit erneuerbarer Energie. Die rollbare Energiespeicherbatterie im Schreibtischformat mit einer Kapazität von 2–20 kWh bietet portable Speicherfähigkeit, die bei Änderungen der Erzeugungsanlagen neu positioniert werden kann. Solarwechselrichter und Nachführvorrichtungen – einschließlich einachsiger und zweiachsiger Ausführungen – arbeiten zusammen mit dem BESS, um die Solarenergieerfassung und den zeitlichen Ablauf der Energiebereitstellung zu optimieren.

Häufig gestellte Fragen

F: Wofür steht BESS im Bereich Energiespeicherung?

A: BESS steht für Battery Energy Storage System (Batterie-Energiespeichersystem). Es handelt sich um ein System, das elektrische Energie in Batterien für die spätere Nutzung speichert und aus Batteriemodulen, einem Batteriemanagementsystem, einem Leistungswandlersystem, einem Gehäuse sowie einem thermischen Managementsystem besteht.

F: Was ist der Unterschied zwischen LiFePO4 und NMC für BESS?

A: LiFePO4 bietet eine Beständigkeit gegenüber thermischem Durchgehen oberhalb von 500 Grad Celsius sowie über 6.000 Ladezyklen, während NMC bei etwa 200 Grad Celsius thermisches Durchgehen erreicht und 2.000 bis 3.000 Zyklen aufweist. LiFePO4 bietet eine längere Lebensdauer und höhere Sicherheitsmargen für BESS-Anwendungen.

F: Welche Größe muss mein BESS für meine Anwendung haben?

A: Für Wohnanwendungen werden üblicherweise wandmontierte Systeme mit 5–20 kWh eingesetzt. Gewerbliche Anlagen umfassen Kapazitäten von 20 kWh bis hin zu mehreren Megawattstunden. Netzbetriebliche Großanlagen überschreiten 1 MWh. Für Solar-Carports mit integrierter Speicherung stehen Stufen von 3,84–15,36 kWh zur Verfügung, die sich für Immobilien eignen, die Parkplätze mit Energieerzeugung kombinieren.