Betriebsverhalten von elektrischen Energiespeichersystemen

Grundlegend ist erst einmal die Einteilung nach der Energieform näher darzustellen. EES-Systeme werden in mechanische, elektrochemische, elektrische und thermische Energiespeichersysteme eingeteilt.

Die Anwendung und Nutzung eines Energiespeichersystems hängt von seinem Zweck und dem Einsatzort ab. Dabei ist unter folgenden 3 Klassen zu unterscheiden:

• Klasse A: Für Kurzzeitanwendungen, bei der das EES-System die geforderte Leistung über einen Betriebszyklus mit einer kurzen Dauer ein- und ausgeben muss.
• Klasse B: Für Langzeitanwendungen, bei der das EES-System die geforderte Leistung über einen Betriebszyklus mit einer langen Dauer ein- und ausgeben muss.
• Klasse C: Das EES-System wird nur dafür genutzt, elektrische Netze im Notfall mit Wechselstrom zu versorgen. Dabei ist man nicht mehr auf eine Stromversorgungsquelle angewiesen.

Mit der Klasse A ist die Frequenz- und Spannungsregelung, sowie eine Schwankungsreduzierung möglich. Mit der Klasse B hingegen ist ein Spitzenlastbetrieb oder sogar eine Umverteilung von Spitzenlasten möglich.

Ein weiteres Beispiel wäre die Möglichkeit eines Pufferbetriebs. Dies ist mit der Klasse C möglich.

Da die Leistungsfähigkeit und das Betriebsverhalten eine erhebliche Rolle bei EES-Systemen spielt sind die folgenden Grundparameter zu beachten:

• Nennwert der Energiekapazität in Wh
• Eingangs- und Ausgangsbemessungsleistung in W, var, VA
• Systemwirkungsgrad in %
• Erwartete Lebensdauer in Jahre oder Betriebszyklen
• Ansprechverhalten des Systems (Anschwingzeit in s und Anstiegsgeschwindigkeit in W/s
• Leistungsaufnahme der Hilfseinrichtungen
• Selbstentladung des EESS
• Spannungsbereich in V
• Frequenzbereich in Hz

Eine der vielen Prüfungen in dieser Norm betrifft den Systemwirkungsgrad eines Betriebszyklus.

Bei der Klasse A beträgt ein Zyklus weniger als 1 Stunde. Der Anwender hat dabei den genauen anwendbaren Betriebszyklus für die Prüfung anzugeben.

Die Prüfung ist zwischen dem Anwender und Systemanbieter zu vereinbaren.

Die folgenden drei Punkte für die Prüfung sind ausschlaggebend:

• Das EES-System ist nach dem anwendbaren Betriebszyklus auf die anfängliche gewünschte verfügbare Energie einzustellen.
• Das EES-System muss dem anwendbaren Betriebszyklus untergezogen werden.
• Am Ende des Zyklus ist das EES-System wieder auf die anfängliche verfügbare Energie einzustellen.

Ein Beispiel zu dieser Prüfung ist in dem Anhang A enthalten.

Eine weitere Prüfung betrifft die Erdung. Dabei sind auch hier mehrere Punkte aufgeführt, die man zu beachten hat:

• eine einwandfreie Verbindung zwischen der Erdungsschiene und der örtlichen Erdung
• eine unabhängige Erdverbindung von Netzgeräten mit der Erdungsschiene
• die Verbindung von Erdungskabeln mit den Strukturen über die richtigen Verbinder. Dies verhindert Korrosionen durch ungleiche Metalle.

Handelt es sich um ein Niederspannungs-EES-System hat die Erdungsprüfung nach der IEC 60364-6 zu erfolgen. Bei Wechselspannungen über 1 kV oder Gleichspannungen über 1,5 kV ist diese Prüfung nach der IEC 61936-1 durchzuführen.