Hochspannungsbatterie für große Batterie-Energiespeicher-Systeme

Für die Zukunft der Energieerzeugung werden Energiespeicher benötigt, welche überschüssige Energie durch regenerative Erzeugung für Zeiträume speichert, in denen nicht genügend Energie erzeugt werden kann. Da es das Ziel von Deutschland ist, bis 2045 Klimaneutral zu sein, werden die Erneuerbaren Energie einen immer größeren Anteil an der Erzeugung von Energie einnehmen, weil Regenerativen Energien nicht immer verfügbar sind, werden immer mehr und größere Speicher benötigt, sodass eine Dunkelflaute, welchen einen Zeitraum von 2 Wochen ohne Wind und Sonne beschreibt, überbrückt werden kann.

Aktuell werden Batterie Energie Speicher Systeme (BESS) überall dort benötigt, wo in elektrischen Energiesystemen eine kurze bis mittlere Zeitspanne überbrückt werden müssen. In diesen zu überbrückenden Zeiträumen herrscht ein Ungleichgewicht in der Erzeugung und dem Verbrauch von elektrischer Energie. Dabei können diese Speicher heutzutage schon netzdienlich betrieben und im Rahmen der Primär- und Sekundärregelung der Frequenz genutzt werden. Aktuelle Speichersysteme sind noch auf eine Systemspannung von 1,5 kV begrenzt. Dennoch können solche Systeme große Energiemengen im Bereich von 1 – 2 MWh speichern.

Die Nachteile von solchen Speichern sind die Alterungseigenschaften von Zellen, die durch die hohen Entlade- und Ladeströme stark belastet werden und schneller altern. Des Weiteren führen die hohen Ströme zu erhöhten Verlusten, da das Stromquadrat proportional zu den Verlusten ist.  Außerdem werden für die hohen Systemströme Kühlsysteme benötigt, welche den Gesamtwirkungsgrad eines solchen Systems verschlechtern. Zusätzlich muss für den Servicefall  genügend Platz im Batteriespeicher vorhanden sein, damit eine entsprechend geschulte Servicekraft die Wartung oder Wiederinstandsetzung durchführen kann. Dies hat zur Folge, dass die volumetrische Energiedichte eines Batteriespeichers durch den Zugang begrenzt wird.