Bis 2030 sollen in Europa erneuerbare Generatoren mit einer Leistung von 1.236 Gigawatt installiert sein, überwiegend Photovoltaik und Windkraft. Energiespeicher werden immer wichtiger, um die schwankende Stromerzeugung auszugleichen, den gewonnenen Strom möglichst effizient zu nutzen und die Netze stabil zu versorgen. „Die Speicherung erneuerbarer Energien ist der wichtigste Weg zur Stabilisierung eines dekarbonisierten Netzes“, sagte Iñigo Cayetano, ESS-Produktmanager bei Sungrow Ibérica. Er war als Experte beim Webinar „Battery Energy Storage Systems (BESS): Worth the hype?“ von PV Europe zu Gast.
Verschiedene Arten von Speichern benötigt
Im virtuellen Gespräch wurde deutlich, dass es verschiedene Arten von Energiespeichern braucht. Neben Batteriespeichern (BESS) sind Schwerkraftspeicher oder grüner Wasserstoff erforderlich. BESS spielen jedoch eine zentrale Rolle und sind den Hype wert.
Größere Batteriespeicher ermöglichen beispielsweise den Ausgleich schwankender Spitzen bei der Erzeugung und den Netzlasten über mehrere Stunden durch Lastverschiebung, Abregelung und sogenanntes Firming. Auf diese Weise tragen sie zur Stabilisierung des Stromnetzes bei und bieten vielfältige Systemdienste.
Anwendungen und Konfigurationen
Folglich müssen BESS-Systeme in das bestehende Netz integriert werden, aber wie lässt sich dies erreichen? Die AC-Kopplung ist eine Option für die Parallelschaltung bestehender Photovoltaik- und Windkraftanlagen, für den Inselbetrieb und die Unterstützung des Netzes. Dabei kommen spezielle Power-Conversion- Systeme (PCS) zum Einsatz.
Für die Kombination von BESS mit neuen Solargeneratoren ist die DC-Kopplung eine Option. Hier kommen Hybrid-PCS zum Einsatz. Sie ermöglichen es, die Batterien durch die Solarmodule aufzuladen und die Effizienz des Prozesses zu verbessern. Gleichzeitig wird Solarstrom ins Netz eingespeist.
Darüber hinaus wird bei geladenen Batterien zugleich Sonnen- und Speicherstrom eingespeist. Das spart technische Geräte, also Geld. „Es ist jedoch wichtig, dies bereits bei der Konzeption der Anlage zu berücksichtigen“, erläuterte Cayetano.
Schon sieben Gigawattstunden ausgeliefert
Sungrow bietet bereits eine breite Palette verschiedener Komponenten und Systeme von Floating PV über Ladegeräte bis hin zu Elektrolyseuren für Wasserstoff an. Das Unternehmen verfügt über mehr als zehn Jahre Erfahrung mit Batteriespeichern.
Bis Ende 2022 wurden BESS mit einer Gesamtkapazität von mehr als sieben Gigawattstunden ausgeliefert. Sungrow startete das Speichergeschäft zusammen mit Samsung SDI, bevor die Koreaner eine eigene Batterieproduktion aufbauten.
Sungrow stieg in die Entwicklung eines eigenen BESS mit Luftkühlung ein. Im vergangenen Jahr wurde der Power Titan mit Flüssigkeitskühlung als innovatives Batteriesystem vorgestellt. Der ST2752UX verfügt über eine Kapazität von bis zu 2,752 Megawattstunden mit 1,4 Megawatt Entladeleistung (0,25C und 0,5C). Er verfügt außerdem über integrierte DC/DC-Steller. Eine Variante ist der ST2236UX mit 2,2 Megawatt und 2,236 Megawattstunden für 1C-Anwendungen, vor allem zur Netzstabilisierung mit einer Stunde Speicherdauer.
Flüssigkeitskühlung ermöglicht kompakte Bauweise
Das Kühlsystem des Power Titan erlaubt ein kompaktes Design mit einer Containergröße von weniger als 40 Fuß. Der Platzbedarf im Vergleich zur luftgekühlten Lösung wurde um mehr als 30 Prozent reduziert. Ein Plug-and-play-System für die Batterieracks wird als Komplettsystem im Container geliefert.
Darüber hinaus bietet das Flüssigkeitskühlsystem eine bessere Temperaturkontrolle. Die Lebensdauer steigt, der Bedarf an Hilfsstrom (Lüfter) sinkt. Die bessere Regelung der Temperatur erhöht die Kapazität um sieben Prozent sowie die Round-Trip-Effizienz um fast drei Prozent.
Insgesamt werden die Gesamtsystemkosten (LCOS) um etwa 20 Prozent gesenkt. Ein weiterer Aspekt ist der Sicherheitsschutz. Integriert ist unter anderem ein KI-gestütztes Zellüberwachungssystem, das die Zellen in Echtzeit überwacht.
Eine Stromunterbrechung innerhalb von Mikrosekunden verringert das Überstromrisiko auf der DC-Seite. Ebenfalls integriert ist ein Brandschutzsystem, das den strengen Sicherheitsstandards der nordamerikanischen NFPA 855/69/68/15 entspricht.
Stabiler Betrieb in schwachen Stromnetzen
Der Power Titan erfüllt die Anforderung gemäß LVRT und HVRT ohne Trennung vom Netz und ermöglicht den stabilen Betrieb in schwachen Stromnetzen mit einem SCR (Short Circuit Ratio) von mehr als 1,018. Zur aktiven Unterstützung des Netzes reagieren diese Speichersysteme innerhalb von 20 Millisekunden. Auch die Offgrid-Unterstützung inklusive Schwarzstart ist möglich.
Zusätzlich zu den Batterien auf der Gleichstromseite steht geeignete Anschlusstechnik für das Mittelspannungsnetz zur Verfügung. Sie ist in verschiedenen Ausführungen und Größen erhältlich, von 20-Fuß-PCS und 2,25 Megawatt bis hin zu 6,9 Megawatt für 40-Fuß-Container.
Kosten sind für Einsatz entscheidend
Die Diskussion nach der Präsentation im Webinar konzentrierte sich auf den Power Titan und die Kosten pro Megawattstunde. Laut Iñigo Cayetano werden diese maßgeblich durch die Schwankungen des Lithiumpreises bestimmt.
Aufgrund der hohen Strompreise, sagte er, seien mehrere Geschäftsszenarien für große Speicheranwendungen profitabel, beispielsweise Anwendungen zur Lastverschiebung. Derzeit muss der Kunde beim Power Titan mit einer Lieferzeit von acht Monaten rechnen.
Foto: Heiko Schwarzburger
