Was ist ein kommerzielles Energiespeichersystem und wie funktioniert es?

Leitfaden für kommerzielle Energiespeicher

Kommerzielle Energiespeichersysteme helfen Unternehmen, Strom zu speichern, den Strombedarf zu steuern, die Nutzung von Solarenergie zu verbessern und kritische Abläufe bei Netzausfällen aufrechtzuerhalten. Dieser Leitfaden erklärt, wie kommerzielle Batteriespeicher funktionieren, ihre Hauptkomponenten, gängige Anwendungen, Vorteile und die wichtigsten Faktoren, die vor der Auswahl eines Systems zu berücksichtigen sind.

Kommerzielle Energiespeicher im Überblick

Ein kommerzielles Energiespeichersystem speichert Strom in Batterien und gibt ihn ab, wenn eine Anlage zusätzlichen Strom benötigt. Es kann aus dem Stromnetz, einer Solar-PV-Anlage, einem Generator oder einer Kombination dieser Energiequellen aufgeladen werden.

Ein komplettes System umfasst normalerweise Batteriemodule, ein Batteriemanagementsystem, ein Stromumwandlungssystem, ein Energiemanagementsystem, eine thermische Managementausrüstung und einen elektrischen Sicherheitsschutz.

Der Strombedarf ist im Laufe des Tages selten konstant. Eine Fabrik kann mehr Strom verbrauchen, wenn mehrere Maschinen gleichzeitig anlaufen, während ein Hotel, ein Lagerhaus, ein Einkaufszentrum oder ein Bürogebäude während bestimmter Betriebszeiten einen höheren Bedarf haben kann.

Unternehmen in einigen Regionen sind auch mit instabiler Netzversorgung, häufigen Stromausfällen, begrenzter Transformatorleistung oder hohen Stromkosten konfrontiert. Ein kommerzielles Batteriespeichersystem, auch bekannt als C&I ESS, gibt der Anlage mehr Kontrolle darüber, wann Strom gespeichert und wann er verbraucht wird.

Wie funktioniert ein kommerzielles Energiespeichersystem?

Ein kommerzielles Energiespeichersystem arbeitet über einen gesteuerten Lade- und Entladevorgang. Die genaue Strategie hängt vom Projektziel, dem Stromtarif, den angeschlossenen Lasten, der verfügbaren Solarleistung, der Generator konfiguration und den lokalen Netzbedingungen ab.

1. Strom tritt in das System ein

Das System empfängt Strom aus dem Stromnetz, von Solarmodulen, einem Generator oder einer Kombination verfügbarer Energiequellen.

2. Das Stromumwandlungssystem steuert den Stromfluss

Das Stromumwandlungssystem wandelt Strom zwischen AC und DC um. Dies ermöglicht das Aufladen der Batterien und die Umwandlung gespeicherter Energie in nutzbaren AC-Strom für kommerzielle Geräte.

3. Die Batterie speichert elektrische Energie

Batteriemodule speichern Strom, bis das Energiemanagementsystem feststellt, dass die gespeicherte Energie genutzt werden soll.

4. Gespeicherte Energie wird der Anlage zugeführt

Die Batterie kann während Zeiten hohen Bedarfs, geringer Solarproduktion, Netzausfällen oder anderer durch das Projekt definierter Betriebsbedingungen entladen werden.

Das Energiemanagementsystem überwacht kontinuierlich den Lastbedarf, den Ladezustand der Batterie, die Netzverfügbarkeit, die Solarproduktion und die Betriebspläne. Es steuert dann, wann das System laden, im Standby bleiben oder entladen soll.

Leistung und Energie sind unterschiedlich. Die Systemleistung wird in Kilowatt oder Megawatt gemessen und gibt an, wie viel Leistung das System gleichzeitig liefern kann. Die Batterieenergie wird in Kilowattstunden oder Megawattstunden gemessen und gibt an, wie viel Energie das System speichern kann.

Hauptkomponenten eines kommerziellen Energiespeichersystems

Eine kommerzielle Energiespeicherlösung enthält mehr als nur Batteriezellen. Ihre Hauptkomponenten müssen kommunizieren und als ein integriertes Stromsystem zusammenarbeiten.

Batteriemodule

Batteriemodule speichern elektrische Energie. LiFePO4-Batterien werden aufgrund ihrer thermischen Stabilität, ihrer Zyklenleistung und ihrer Eignung für wiederholtes Laden und Entladen häufig in stationären Energiespeichern eingesetzt.

Batteriemanagementsystem

Das Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht Zellspannung, Temperatur, Strom, Ladezustand und andere Batteriezustände. Es hilft auch, die Batterie vor Überladung, Tiefentladung, übermäßigem Strom und abnormalen Temperaturen zu schützen.

Stromumwandlungssystem

Das Stromumwandlungssystem (PCS) wandelt Gleichstrom von den Batterien in Wechselstrom für kommerzielle Lasten um. Während des Ladevorgangs wandelt es Wechselstrom in Gleichstrom für die Batteriespeicherung um.

Energiemanagementsystem

Das Energiemanagementsystem (EMS) koordiniert das Laden, Entladen, die Solarnutzung, das Lastmanagement, den Generatorbetrieb und die Kommunikation mit anderen Geräten.

Thermische Regelung und Schutz

Luftkühlung oder Flüssigkeitskühlung hilft, geeignete Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten. Der Sicherheitsschutz kann Leistungsschalter, Sicherungen, Überspannungsschutz, Isolationsüberwachung, Notabschaltung, Alarme, Raucherkennung und Brandschutzausrüstung umfassen.

Ein kommerzielles Energiespeichersystem integriert Batterien, Stromumwandlung, Überwachung, Kühlung und elektrische Schutzausrüstung.

Gängige Anwendungen für kommerzielle Energiespeicher

Spitzenlastabdeckung (Peak Shaving)

Eine Anlage kann gespeicherten Strom abgeben, wenn ihr Strombedarf ein hohes Niveau erreicht. Dies reduziert die Strommenge, die während Spitzenzeiten aus dem Netz bezogen wird, und kann zur Kontrolle von bedarfsabhängigen Stromkosten beitragen.

Speicherung von Solarenergie

Solarmodule können tagsüber mehr Strom produzieren, als ein Unternehmen sofort verbrauchen kann. Das Speichersystem kann überschüssige Solarenergie speichern und später nutzen, wenn die Solarproduktion sinkt oder der Strombedarf steigt.

Notstromversorgung

Wenn das System für den Notbetrieb ausgelegt ist, kann es ausgewählte kritische Lasten während eines Netzausfalls mit Strom versorgen. Diese Lasten können Beleuchtung, Kommunikationssysteme, Kühlung, Steuergeräte, Server oder wesentliche Produktionsprozesse umfassen.

Lastverschiebung (Load Shifting)

Die Batterie kann laden, wenn Strom verfügbarer oder günstiger ist, und während teurerer Betriebszeiten entladen. Dies wird auch als Optimierung der Nutzungszeit bezeichnet.

Off-Grid- und schwache Netz-Anwendungen

An Standorten mit unzuverlässigem Netz oder ohne Netzanschluss kann kommerzielle Energiespeicherung mit Solarmodulen und Generatoren zusammenarbeiten, um ein stabileres hybrides Stromsystem zu schaffen. Die Batterie kann unnötige Generatorlaufzeiten reduzieren und helfen, Änderungen in der Solarproduktion auszugleichen.

Kommerzielle Energiespeicher können mit Solar-PV, Netzstrom, Anlagenlasten und Notstromgeneratoren zusammenarbeiten.

Vorteile für gewerbliche und industrielle Anlagen

• Verbesserte Energiekontrolle: Unternehmen können steuern, wann Strom gespeichert und verbraucht wird.
• Höherer Eigenverbrauch von Solarstrom: Mehr Solarstrom kann innerhalb der Anlage genutzt werden.
• Reduzierter Spitzenstrombedarf aus dem Netz: Gespeicherte Energie kann die Anlage während Zeiten hohen Bedarfs unterstützen.
• Backup-Fähigkeit: Kritische Geräte können während bestimmter Netzausfälle weiterlaufen.
• Flexible Erweiterung: Modulare Systeme können später zusätzliche Batteriekapazität oder Stromausrüstung ermöglichen.
• Reduzierter Generatorbetrieb: Batterien können die Generatorlaufzeit in schwachen Netz- und Off-Grid-Projekten reduzieren.

Konfigurationen von kommerziellen Energiespeichersystemen

Netzgebundene Speicherung

Netzgebundene Speicherung lädt normalerweise aus dem Stromnetz und liefert gespeicherte Energie während ausgewählter Zeiträume. Sie wird häufig zur Spitzenlastabdeckung und Lastverschiebung eingesetzt.

Solar plus Speicher

Solar plus Speicher kombiniert eine Solar-PV-Anlage mit Batteriespeicher. Überschüssige tagsüber produzierte Solarenergie kann gespeichert und später genutzt werden.

Hybrides Notfallsystem

Ein hybrides Notfallsystem kombiniert Netzstrom, Solarenergie und Batteriespeicher. Es ist geeignet für Gebiete mit instabiler Netzversorgung und Projekte, die eine Notstromversorgung für kritische Lasten erfordern.

Off-Grid-Hybridsystem

Ein Off-Grid-Hybridsystem kombiniert normalerweise Solarmodule, Batteriespeicher und einen Generator. Es ist geeignet für abgelegene gewerbliche oder industrielle Standorte, an denen keine zuverlässige Netzstromversorgung verfügbar ist.

Auswahl des richtigen kommerziellen Energiespeichersystems

1. Lastprofil überprüfen. Durchschnittliche Last, maximale Last, Betriebszeiten, Spitzenlastperioden und täglicher Stromverbrauch erfassen.

2. Projektziel definieren. Bestätigen Sie, ob das System für Spitzenlastabdeckung, Solarspeicherung, Notstromversorgung, Generatorreduzierung oder Off-Grid-Betrieb benötigt wird.

3. Benötigte Leistung ermitteln. Berücksichtigen Sie die normale Betriebsleistung und die Anlaufleistung von Motoren, Pumpen, Kompressoren und anderen Geräten.

4. Batteriekapazität berechnen. Berücksichtigen Sie angeschlossene Last, Dauer der Notstromversorgung, nutzbare Entladetiefe, Umwandlungseffizienz, Temperatur und Reservekapazität.

5. Netz-, Solar- und Generatorbedingungen bestätigen. Überprüfen Sie Netzspannung, Frequenz, Transformatorleistung, Solar-PV-Kapazität und Generatorgröße.

6. Installationsumgebung bewerten. Berücksichtigen Sie Innen- oder Außeninstallation, Umgebungstemperatur, Korrosion, Belüftung, Entwässerung und Wartungsraum.

7. Kommunikation und Überwachung prüfen. Bestätigen Sie erforderliche Protokolle, Fernüberwachung, Wechselrichterkompatibilität, Datenprotokollierung und Generatorsteuerung.

8. Wartung und Erweiterung planen. Stellen Sie sicher, dass das Systemlayout eine sichere Inspektion, den Austausch von Komponenten und zukünftige Erweiterungen ermöglicht.

Informationen, die vor der Systemdimensionierung benötigt werden

• Projektland und Installationsort
• Netzspannung und -frequenz
• Einphasiges oder dreiphasiges elektrisches System
• Maximale Lastleistung in kW
• Täglicher Stromverbrauch in kWh
• Benötigte Notstrombetriebszeit
• Liste der kritischen Lasten
• Vorhandene oder geplante Solar-PV-Kapazität
• Generatorleistung, falls zutreffend
• Anforderung für Innen- oder Außeninstallation
• Verfügbare Installationsfläche
• Anforderungen für zukünftige Erweiterungen

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen einem kommerziellen Energiespeichersystem und einem Generator?

Ein Generator erzeugt Strom aus Kraftstoff, während ein Batteriespeichersystem zuvor erzeugten Strom speichert. Die beiden Systeme können auch zusammenarbeiten.

Kann ein kommerzielles Batteriesystem Strom während eines Netzausfalls liefern?

Ja, aber das System muss für den Not- oder Off-Grid-Betrieb ausgelegt sein. Ein Standard-Netzanschluss-System kann während eines Ausfalls abgeschaltet werden, es sei denn, es verfügt über die erforderliche Übertragungsausrüstung und Steuerlogik.

Wie lange kann ein kommerzielles Energiespeichersystem eine Anlage mit Strom versorgen?

Die Dauer der Notstromversorgung hängt von der nutzbaren Batteriekapazität und der von den angeschlossenen Lasten verbrauchten Leistung ab. Eine genaue Dimensionierung erfordert eine detaillierte Lastliste und die erwartete Notstromzeit.

Kann kommerzielle Energiespeicherung mit Solarmodulen funktionieren?

Ja. Die Batterie kann überschüssige tagsüber produzierte Solarenergie speichern und die gespeicherte Energie später liefern, wenn die Solarleistung geringer ist oder der Strombedarf höher ist.

Was beeinflusst die Lebensdauer eines kommerziellen Batteriesystems?

Batteriechemie, Zellqualität, Betriebstemperatur, Entladetiefe, Ladegeschwindigkeit, Zyklenhäufigkeit, BMS-Steuerung, Kühlleistung und Wartungsbedingungen können die Lebensdauer beeinflussen.

Welche Informationen werden für ein kommerzielles ESS-Angebot benötigt?

Nützliche Informationen sind Projektstandort, Netzspannung, maximale Last, täglicher Stromverbrauch, benötigte Notstromzeit, Solar-PV-Kapazität, Generator details, Installationsumgebung und Anforderungen für zukünftige Erweiterungen.

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