Speicherleistung
Die Leistung in kW oder MW beschreibt, wie viel elektrische Leistung das BESS gleichzeitig aufnehmen oder abgeben kann.
BESS-Leistung und Speicherkapazität
Batteriespeicher dimensionieren:
Leistung und Kapazität richtig bestimmen.
Leistung und Kapazität beschreiben unterschiedliche Eigenschaften eines Batteriespeichers. Beide müssen aus Speicheraufgabe und zeitlichem Verlauf abgeleitet werden.
Leistung bestimmt, wie stark das BESS gleichzeitig laden oder entladen kann. Kapazität bestimmt, wie lange die benötigte Energiemenge grundsätzlich bereitgestellt werden kann.
Nennwerte allein reichen nicht aus. Ladezustandsfenster, Wirkungsgrad, Reserve, Degradation und Nachladebedingungen verändern die reale Dimensionierung.
Kurzantwort: Welche Speichergröße wird benötigt?
Die erforderliche Leistung ergibt sich aus der gleichzeitig zu bewältigenden Lade- oder Entladeaufgabe.
Die Kapazität ergibt sich aus Leistung und Dauer, korrigiert um Ladezustandsfenster, Verluste, Reserven und Alterung.
Die sechs Grundgrößen der BESS-Dimensionierung
Eine belastbare Auslegung verbindet Leistung, Energiemenge, Einsatzdauer und reale Betriebsgrenzen.
Speicherkapazität
Die Kapazität in kWh oder MWh beschreibt die Energiemenge, die theoretisch im Batteriesystem gespeichert werden kann.
Nutzbare Energie
Ladezustandsgrenzen, Reserven, Wirkungsgrad und Alterung reduzieren die Energie, die für die konkrete Aufgabe verfügbar bleibt.
Ladeleistung
Die Ladeleistung bestimmt, wie schnell der Speicher zwischen zwei Einsätzen wieder einen ausreichenden Ladezustand erreicht.
Entladeleistung
Die Entladeleistung muss zur Verbrauchs- oder Netzaufgabe passen und innerhalb der zulässigen Batteriegrenzen verfügbar sein.
Einsatzdauer
Erst die Verbindung aus erforderlicher Leistung und zeitlicher Dauer beschreibt die grundlegende Energieanforderung.
Der Einsatzfall bestimmt das Verhältnis von Leistung und Kapazität
Peak Shaving
Kurze hohe Lastspitzen können eine hohe Entladeleistung bei vergleichsweise begrenzter Kapazität verlangen.
PV-Eigenverbrauch
PV-Überschüsse benötigen passende Ladeleistung. Der spätere Verbrauch bestimmt Entladeleistung und nutzbare Kapazität.
Anschlussleistung stützen
Ein zeitlich begrenzter Netzengpass verlangt ausreichend Leistung, Energie und belastbare Nachladefenster.
Strombezug verschieben
Preisoptimierung hängt von Lade- und Entladefenstern, Preisunterschieden, Verlusten und Durchsatz ab.
Betriebliche Reserve
Eine vorgehaltene Reserve reduziert den Ladezustandsbereich, der für andere Anwendungen genutzt werden kann.
Mehrfachnutzung
Mehrere Aufgaben greifen auf dieselbe Leistung, Kapazität und Reserve zu und benötigen klare Prioritäten.
Leistung mal Dauer ist erst der idealisierte Energiebedarf
Eine Leistung von 1 MW über eine Stunde entspricht rechnerisch einem Energiebedarf von 1 MWh.
Daraus folgt noch keine reale Speichergröße. Verluste, Ladezustandsgrenzen, Reserven und Alterung müssen zusätzlich berücksichtigt werden.
Welche Daten vor der Dimensionierung benötigt werden
Aufgelöster Lastgang
Der Lastgang zeigt Höhe, Dauer, Zeitpunkt und Wiederholung der Leistungsanforderung.
Erzeugungsprofil
Bei PV muss bekannt sein, wann und mit welcher Leistung Energie zur Speicherung verfügbar ist.
Ladefenster
Zwischen zwei Einsätzen müssen Zeit, Energie und freie Anschlussleistung für das Nachladen bestehen.
Betriebsprioritäten
Es muss feststehen, welche Aufgabe Vorrang hat und welche Reserven für andere Anwendungen bleiben.
Zukünftige Lasten
Neue Produktion, Ladeinfrastruktur, Wärme, Kälte und Elektrifizierung verändern die spätere Auslegung.
Netz- und Anlagenlimits
Netzanschluss, Transformator, Schaltanlage, Kabel und PCS können die nutzbare Leistung begrenzen.
Von der Nennkapazität zur nutzbaren Energie
Die tatsächlich verfügbare Energie entsteht erst nach Berücksichtigung sämtlicher technischer und betrieblicher Grenzen.
Ladezustandsfenster
Die Batterie wird häufig nicht zwischen vollständig leer und vollständig voll betrieben.
Systemwirkungsgrad
Umwandlung, Speicherung, Klimatisierung und Eigenbedarf reduzieren die entnehmbare Energie.
Leistungsgrenzen
Batterie, PCS, Transformator und thermische Bedingungen können Lade- und Entladeleistung begrenzen.
Degradation
Kalenderalterung, Zyklen, Temperatur und Betrieb reduzieren Kapazität und Leistung über die Laufzeit.
Betriebliche Reserve
Für Prognoseabweichungen, Störungen oder weitere Aufgaben kann Kapazität bewusst reserviert bleiben.
Verfügbarkeit
Wartung, Störungen, Software und Sicherheitszustände beeinflussen die tatsächlich verfügbare Leistung.
Nennkapazität, nutzbare Kapazität und entnehmbare Energie sind nicht identisch
Die Nennkapazität ist eine Ausgangsgröße. Das Ladezustandsfenster begrenzt die nutzbare Kapazität.
Verluste und Eigenbedarf reduzieren anschließend die Energiemenge, die der Standort tatsächlich verwenden kann.
Die C-Rate richtig einordnen
Die C-Rate beschreibt das Verhältnis zwischen Leistung und Kapazität. Die Eignung ergibt sich erst aus Einsatzfall und Betriebsgrenzen.
0,5 C
Die Leistung entspricht rechnerisch der Hälfte der Kapazität. Die idealisierte Entladedauer beträgt etwa zwei Stunden.
1 C
Leistung und Kapazität entsprechen einander zahlenmäßig. Die idealisierte Entladedauer beträgt etwa eine Stunde.
2 C
Die Leistung ist doppelt so hoch wie die Kapazität. Die idealisierte Entladedauer beträgt etwa eine halbe Stunde.
Keine Auslegungsgarantie
Die C-Rate berücksichtigt weder Wirkungsgrad noch Ladezustandsfenster, Temperatur, Alterung oder Reserven.
Batterie und PCS
Die zulässige C-Rate des Batteriesystems und die Leistung des PCS müssen zusammenpassen.
Einsatzfall entscheidet
Kurze Leistungsaufgaben und längere Energieverschiebungen benötigen unterschiedliche Auslegungen.
Typische Fehlentscheidungen bei der Speichergröße
Nur Kapazität vergleichen
Eine große Energiemenge hilft nicht, wenn die benötigte Leistung nicht rechtzeitig bereitsteht.
Nur Leistung vergleichen
Eine hohe Leistung reicht nicht, wenn die Energie vor dem Ende der Aufgabe erschöpft ist.
Nennwerte vollständig ansetzen
Nennkapazität und Nennleistung stehen im realen Betrieb nicht zwingend vollständig zur Verfügung.
Jahresverbrauch verwenden
Der Jahresverbrauch beschreibt weder Leistungsspitzen noch Ladefenster oder zeitliche Verschiebungen.
Mehrfachnutzen addieren
Peak Shaving, PV-Nutzung, Reserve und Preisoptimierung können nicht unabhängig dieselbe Kapazität nutzen.
Alterung ausblenden
Eine heute passende Auslegung kann durch Degradation und veränderte Lasten später zu klein sein.
Häufige Fragen zu Leistung und Kapazität von Batteriespeichern
Ergänzend zu den Nennwerten müssen nutzbare Energie, Betriebsgrenzen und Speicheraufgabe geklärt werden.
Wie hängen Leistung und Kapazität eines Batteriespeichers zusammen?
Leistung beschreibt, wie viel Energie pro Zeit aufgenommen oder abgegeben werden kann. Kapazität beschreibt die gespeicherte Energiemenge. Erst der konkrete zeitliche Verlauf zeigt, welches Verhältnis benötigt wird.
Ist Leistung multipliziert mit Dauer gleich der benötigten Speicherkapazität?
Das Ergebnis beschreibt zunächst den idealisierten Energiebedarf. Ladezustandsgrenzen, Wirkungsgrad, Reserven, Degradation und Betriebsgrenzen müssen zusätzlich berücksichtigt werden.
Warum reicht die Nennkapazität für die Dimensionierung nicht aus?
Die Nennkapazität steht nicht vollständig zur Verfügung. Nutzbares Ladezustandsfenster, Verluste, Alterung, Temperatur und Reserven bestimmen die tatsächlich verwendbare Energiemenge.
Die Dimensionierung aus der Speicheraufgabe ableiten
Lastgang, Erzeugungsprofil, Einsatzdauer, Ladefenster und Betriebsprioritäten bilden die Grundlage.
Erst danach können Batteriesystem, PCS, EMS und elektrische Einbindung belastbar festgelegt werden.