Komponenten des Batteriespeichersystems und ihre Funktionen

Ein Batteriespeichersystem besteht aus verschiedenen Einheiten, von den Batterien bis hin zu den Überwachungs- und Steuerkreisen. Hier werden die Komponenten eines Batteriespeichersystems erklärt. Hier erfahren Sie, was die einzelnen Teile tun und wie sie zusammenarbeiten, um eine ordnungsgemäß funktionierende Anlage zu gewährleisten.

Wie funktioniert ein Batteriespeichersystem?

Ein Batteriespeichersystem verwendet elektrochemische Geräte, um elektrische Energie zu speichern. Sie nehmen die Energie in einer reversiblen chemischen Reaktion auf (Laden) und geben sie bei Bedarf wieder ab (Entladen).

Die freigesetzte Energie versorgt einen externen Stromkreis oder ein elektrisches Gerät, z. B. die elektrischen Verbraucher eines Hauses, eines Geschäftsgebäudes oder das Netz eines Versorgungsunternehmens.

Sie können verschiedene Energiequellen nutzen, um Batteriespeicher aufzuladen. Dazu gehören das Stromnetz und erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind. Systeme zur Nutzung erneuerbarer Energien erfordern mehr Batteriespeicher, da ihre Stromerzeugung unstetig ist.

Komponenten des Batteriespeichersystems

Wie wir gesehen haben, hängt der Betrieb eines Batteriespeichersystems, vom Ladevorgang bis zur Entladung zur Freigabe der gespeicherten Energie, von der Funktionsweise verschiedener Komponenten ab. Dazu gehören die folgenden:

• Batteriezellen
• Batterie-Management-System
• Energieumwandlungssystem
• Energiemanagementsystem
• Wärmemanagement-System
• Sicherheitssystem
• Schaltanlagen und Schutzeinrichtungen
• Gehege
• Kommunikationssystem

Akku-Zellen

Sie beziehen sich auf die einzelnen Einheiten, aus denen die Batterie besteht. Mehrere Zellen, die in einem Rahmen zusammengefasst sind, bilden ein Modul. Je nach erforderlicher Kapazität werden mehrere Module in Stapeln zu einem Gestell zusammengefügt.

Akkuzellen können je nach den chemischen Verbindungen im Elektrolyt und den verwendeten Elektroden unterschiedliche Typen sein. Beliebte Optionen sind Speichersysteme auf Lithium-Ionen- und Bleisäurebasis. Andere sind Natrium-Schwefel- und Durchflussbatterien.

Batterie-Management-System

Das Batteriespeicher-Managementsystem (BMS) besteht aus einer Elektronik, die den Zustand der Batterie in Echtzeit überwacht. Es prüft den Strom, die Spannung und andere Betriebsparameter der Batterie wie Temperatur und Ladezustand.

Die Aufgabe des BMS-Systems ist es, die Batteriezellen vor Schäden zu schützen. Es sorgt zum Beispiel dafür, dass der Speicher nicht über- oder unterladen wird. Es verhindert auch eine Überhitzung der Batterien, indem es ihren Betrieb ausgleicht und sie innerhalb sicherer Grenzen hält.

Energieumwandlungssystem

Batteriespeichersysteme geben Energie in Form von Gleichstrom oder Gleichspannung ab. In der Mehrzahl der Anwendungen wird die Last mit Wechselstrom betrieben. Das erfordert ein Umwandlungssystem, auch kurz PCS genannt.

Das Stromumwandlungsgerät wandelt Gleichstrom in Wechselstrom (AC) um. Wechselstrom ist eine brauchbarere Form des elektrischen Stroms, wenn es darum geht, elektrische Geräte mit Strom zu versorgen oder die Netzleistung zu stabilisieren Das PCS besteht hauptsächlich aus einem Gerät, das Wechselrichter genannt wird.

Der typische Wechselrichter eines Energiespeichersystems verwendet eine Kombination aus elektrischen und elektronischen Geräten, um eine reibungslose Umwandlung der Energie zu gewährleisten. Er stellt auch die Verbindung zu verschiedenen anderen Teilen des BESS-Systems her.

Energie-Management-System

Die Steuerung des Energieflusses in die und aus der Speicherbatterie ist für eine effiziente Systemnutzung unerlässlich. Diese Steuerung erfordert ein Energiemanagementsystem, kurz EMS.

Das EMS regelt die Arbeit des Wechselrichters bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und optimiert so seine Leistung und die des gesamten Systems. Mit anderen Worten: Diese Komponenten eines Batteriespeichersystems stellen sicher, dass das gesamte System so funktioniert, wie es sollte, um bei Bedarf elektrische Energie zu erzeugen.

Wärmemanagement-System

Wenn in den Schaltkreisen Strom fließt, erwärmt sich ein Energiespeichersystem unweigerlich. Wenn die Erwärmung unkontrolliert verläuft, können die Temperaturen gefährliche Werte erreichen. Auch die Lebensdauer der Batterie würde sich verkürzen.

Das Wärmemanagementsystem kühlt Ihr Speichersystem und sorgt dafür, dass es innerhalb eines sicheren Temperaturbereichs arbeitet. Es besteht aus Lüftern und anderen Kühlvorrichtungen oder -methoden, wie z. B. Flüssigkeitskühlung und Belüftung.

Die Art des verwendeten Wärmemanagementsystems für Batteriespeicher hängt von der Größe der Anlage, der Energiekapazität und anderen Faktoren wie dem Batterietyp ab.

Sicherheitssystem

Manchmal können die BMS- und EMS-Systeme die erhöhten Temperaturen nicht eindämmen. In solchen Situationen kommt ein Brandbekämpfungssystem zum Einsatz, um die Ausbreitung der Flammen zu verhindern.

Das Feuerlöschsystem kann sich auf verschiedene Technologien stützen, um zu wissen, wann es eingeschaltet werden muss. Zu den Standardoptionen gehören Rauchmelder, Wärmesensoren und spezielle Gasdetektoren.

Bei einigen Anlagen gehören zu den Sicherheitsmaßnahmen die Unterbringung des Speichers in einem sicheren Raum oder Gehäuse und die Anbringung von Überwachungskameras. Diese Maßnahmen gewährleisten den sicheren Betrieb des Systems und verhindern, dass sich Unbefugte an der Arbeit des Systems zu schaffen machen.

Schaltanlagen und Schutzeinrichtungen

Jede Elektroinstallation muss über Schaltanlagen und elektrische Schutzeinrichtungen verfügen. Das Speichersystem bildet da keine Ausnahme. Zu diesen Komponenten des Batteriespeichersystems gehören Leistungsschalter, Schalter und ähnliche Geräte.

Schutzvorrichtungen schirmen das System vor elektrischen Fehlern ab, und verschiedene Arten von Schaltanlagen sorgen für sichere Verbindungen und Trennungen. Diese BESS-Komponenten sind auch hilfreich, um den Speicher bei Bedarf vom Netz zu trennen.

Einige Komponenten von Schaltanlagen sind manuell, andere automatisiert. Automatische Schaltgeräte beseitigen elektrische Fehler zum Schutz des Systems, während manuell betriebene Geräte Wartungs- und Reparaturarbeiten ermöglichen.

Racks und Gehäuse

Ein Batteriespeichersystem besteht in erster Linie aus einer Reihe von angeschlossenen Batterien. Diese werden dann auf Gestellen platziert, um sie nach der Installation zu sichern. In einem industriellen Batteriespeichersystem sind die Batterien großformatig und in großen Gehäusen untergebracht.

Batterieschränke in großen Anlagen verfügen in der Regel über Kühlsysteme. Das liegt daran, dass solche Speicher Wärme erzeugen, die, wenn sie unkontrolliert ist, katastrophale Werte erreichen kann.

Kommunikationssystem

Verschiedene Komponenten eines Batteriespeichersystems (BESS), wie Wechselrichter, BMS oder EMS, müssen miteinander kommunizieren, um wichtige Informationen auszutauschen.

Das gesamte BESS muss möglicherweise auch mit externen Systemen und Geräten wie Zählern und dem zentralen Kontrollsystem kommunizieren.

Das Kommunikationssystem gewährleistet nicht nur den reibungslosen Betrieb der Anlage, sondern ermöglicht auch die Steuerung des gesamten Systems oder von Teilen davon sowie die Ausführung verschiedener Funktionen wie Start/Stopp, Zeitplanung und Diagnose.

Verschiedene Komponenten erleichtern diesen Informationsaustausch. Dazu gehören verschiedene Schaltkreise, Überwachungs- und Steuerungssoftware und -algorithmen sowie drahtlose Geräte.

Schlussfolgerung

Diese Batteriespeicherkomponenten sorgen dafür, dass alles sicher, optimal und innerhalb der voreingestellten Werte funktioniert. Noch wichtiger ist, dass sie Ihr Speichersystem schützen und seine Lebensdauer verlängern. Wie wir gesehen haben, umfassen die Komponenten anwendungsspezifische Algorithmen, elektronische Schaltungen und elektrische oder elektronische Geräte.