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16.12.2015

DC-gekoppeltes Speichersystem LIONICsolar® ESS

Energie effizient speichern und Eigenstromnutzung maximieren.

Bis zum Jahr 2022 soll eine 800 Kilometer lange Stromtrasse zwischen Schleswig-Holstein und Bayern gebaut werden, um die Windenergie aus den nördlichen Küstenregionen in den Süden zu transportieren. Die Kritik an der geplanten Stromautobahn ist jedoch groß: Anwohner und Verbände befürchten u.a. eine starke Belastung der Umwelt. Hinzu kommt, dass das Bundesland Bayern sich durch regenerative Energien wie Windräder oder Photovoltaik-Anlagen zunehmend selbst versorgt und die Notwendigkeit der s.g. „Südlink“-Verbindung dadurch immer wieder in Frage gestellt wird.

Jeder Leistungselektronik-Einschub (EPM) verfügt über eine maximale Ladeleistung von 3.000 W
Jeder Leistungselektronik-Einschub (EPM) verfügt über eine maximale Ladeleistung von 3.000 W

Die zunehmende Nutzung von Energiespeichern führt zu einer verstärkten Eigenstromnutzung, die schon bald eine Entlastung der Stromnetze darstellen könnte. Denn Energiespeichersysteme verringern die Einspeisung von regenerativ erzeugtem Strom in das öffentliche Netz und ermöglichen eine zeitliche Verschiebung des Stromverbrauchs.

 

Sie eröffnen dem Betreiber damit flexible Möglichkeiten, seine Eigenstromnutzung zu maximieren, da die gespeicherte Energie unabhängig vom Wetter oder der Tageszeit genutzt werden kann.

Um ein Höchstmaß an Energie aus eigener Produktion verwenden zu können, hat BENNING den elektrochemischen Energiespeicher LIONICsolar® ESS entwickelt. Dieser erfasst überschüssigen Strom und speichert ihn in hochmodernen Lithium-Ionen-Akkumulatoren.

Dadurch wird eine effiziente Energieumwandlung und -speicherung bei einem Wirkungsgrad von über 90% erreicht. Doch wie ist das möglich?

 

Jeder Leistungselektronik-Einschub (EPM) verfügt über eine maximale Ladeleistung von 3.000 W
Jeder Leistungselektronik-Einschub (EPM) verfügt über eine maximale Ladeleistung von 3.000 W

„DC-Kopplung“ lautet das Zauberwort

Verfügt ein Energiespeichersystem über eine herkömmliche AC-Kopplung, so sind gleich mehrere Umwandlungsprozesse nötig, um die PV-Energie im Akku speichern zu können.

Der Grund hierfür ist, dass die von den PV-Generatoren erzeugte DC-Leistung zunächst durch den installierten PV-Wechselrichter in eine AC-Leistung umgewandelt wird. Um in den Akku zu gelangen, muss sie im Anschluss daran wieder über einen Ladegleichrichter in eine DC-Leistung konvertiert werden.

Auch wenn alle beteiligten Geräte über einen hohen Wirkungsgrad verfügen, führt die Summe der Umwandlungsprozesse zu einem erheblichen Energieverlust. Dieser hat zur Folge, dass sich der Gesamtwirkungsgrad eines AC-gekoppelten Systems auf maximal 80% beläuft.

Jeder Leistungselektronik-Einschub (EPM) verfügt über eine maximale Ladeleistung von 3.000W und kann eine Leistung von 5.000W aus der Batterie zur Verfügung stellen.
Jeder Leistungselektronik-Einschub (EPM) verfügt über eine maximale Ladeleistung von 3.000W und kann eine Leistung von 5.000W aus der Batterie zur Verfügung stellen.

Durch den Anschluss der PV-Module direkt am Speichersystem (sog. DC-Kopplung) entfallen zwei Wandlungsstufen. Die zu erzeugende Energie wird ausschließlich in der Spannungslage angepasst und kann direkt gespeichert werden, was zu einer Erhöhung der Gesamteffizienz des LIONICsolar® ESS führt. Wirkungsgrade von über 90% sind also realistisch.
Der Betreiber eines DC-gekoppelten Systems hat dadurch den großen Vorteil, dass er seinen Eigenstromverbrauch effizient erhöht. Er muss nun weniger Energie aus dem öffentlichen Netz beziehen und seine Energie- und Betriebskosten werden im Vergleich zu einem AC-gekoppelten System deutlich gesenkt.

 

Der Betreiber eines DC-gekoppelten Systems hat dadurch den großen Vorteil, dass er seinen Eigenstromverbrauch effizient erhöht. Er muss nun weniger Energie aus dem öffentlichen Netz beziehen und seine Energie- und Betriebskosten werden im Vergleich zu einem AC-gekoppelten System deutlich gesenkt.



Geringere Investitionskosten & einfachere Installation

Doch LIONICsolar® ESS von BENNING bietet noch weitere Vorteile. Entscheidet sich ein Kunde für dieses Speichersystem, so fallen auch geringere Investitionskosten an. Das liegt daran, dass kein zusätzlicher PV-Wechselrichter notwendig ist. Die Leistungselektronik in diesem System ist bereits mit einem Wechselrichter ausgestattet, um aus der gespeicherten DC-Energie im Bedarfsfall wieder Wechselstrom zur Verfügung zu stellen. Da zudem weniger Equipment verbaut werden muss und längere Kabelwege vermieden werden, ergibt sich ebenso eine schnellere Installation und einfachere Inbetriebnahme.

 

Hohe Ladeleistung

An wechselhaften Tagen sollte überschüssige Sonnenenergie schnell gespeichert werden, um diese den Verbrauchern auch bei Bewölkung wieder zur Verfügung stellen zu können. So lässt sich der Energiedurchsatz weiter erhöhen, was automatisch zu einer verbesserten Gesamtkostenbetrachtung eines Energiespeichersystems beiträgt.
Diese erreicht das LIONICsolar® ESS, indem es auf einen Laderegler mit hoher Ladeleistung zurückgreift. In Kombination mit hochmodernen Lithium-Ionen-Akkumulatoren kön­nen eine schnelle Ladung und kurze Zwischenladungen realisiert werden. Innerhalb von nur einer Stunde lassen sich die Batterien aufladen, so dass die vollständige Kapazität gleich mehrfach am Tag bereitgestellt werden kann.

ESS Schrank-System mit EPM 7.3-PV und ESS Schrank-System mit zwei EPM 8.3-PV
ESS Schrank-System mit EPM 7.3-PV und ESS Schrank-System mit zwei EPM 8.3-PV

Unabhängige Versorgung

Energiespeicher bieten zusätzliche Betriebssicherheit bei Netzausfällen, da sie in den Notstrombetrieb wechseln können. Allerdings sind AC-gekoppelte Speichersysteme nur so lange in der Lage, Strom zu erzeugen, bis der Akku leer ist. Eine Nachladung erfolgt nicht, da sich die normalen PV-Wechselrichter bei Netzausfällen automatisch abschalten. Erst die DC-Kopplung macht es möglich, dass eine Nutzung des Energiespeichers auch bei einem Netzausfall gewährleistet ist. Bei einer direkten Anbindung der PV-Module an das Speichersystem kann die Last primär durch die PV-Energie versorgt werden und der Überschuss wird geladen. Auf diese Weise kann eine deutlich längere bis unabhängige Versorgung realisiert werden.



Weitere Energieerzeuger anschließbar

Darüber hinaus ist ein Speichersystem wie das LIONICsolar® ESS dazu in der Lage, neben der DC-Kopplung auch eine herkömmliche AC-Anbindung umzusetzen. So können problemlos weitere Energiequellen angeschlossen werden – wie z.B. eine Kleinwindkraftanlage. Dadurch wird die Autarkie des Energiespeicherbetreibers zusätzlich verstärkt.

 

Wirtschaftliche Vorteile

Als Fazit bleibt festzuhalten, dass DC-gekoppelte Energiespeichersysteme neben niedrigeren Investitionskosten auch bei den laufenden Betriebskosten wirtschaftlicher betrieben werden können als AC-gekoppelte Anlagen. Des Weiteren punkten sie mit funktionalen Vorteilen, die unter anderem auch einen netzfernen Einsatz möglich machen.

Die LIONICsolar®-Energiespeicherung ist somit die ideale Wahl in vielen Anwendungsgebieten. Sie hilft dem Betreiber einerseits bei der Kostenminimierung – und trägt andererseits zu einer Maximierung des Eigenverbrauchs bei. Angesichts steigender Energiekosten stellt der Einsatz von LIONICsolar® ESS eine zukunftssichere und nachhaltige Investition dar, die zudem CO2 einspart und damit die Umwelt schont.

Weitere Informationen

Kontakt: Peter Höptner
Telefon: +49 (0) 2871 / 93 233
E-mail: p.hoeptner@benning.de

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