Energiespeicherung in Batterien ist eine wichtige Technologie, um unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und eine CO2-arme Zukunft zu gestalten. Die Erzeugung erneuerbarer Energien unterscheidet sich grundlegend von der herkömmlichen fossilen Energieerzeugung, da bei Anwendungen mit erneuerbaren Energien diese nicht bedarfsgerecht produziert werden kann. Kohle kann immer dann verbrannt werden, wenn Strom benötigt wird – Wind- und Solarenergie hängen von Wind und Sonne ab. Solarenergie stellt ein besonderes Problem dar, da sie nicht während Zeiten des höchsten Strombedarfs erzeugt werden kann: bei Dunkelheit.
Dieser entscheidende Unterschied macht die Batterie-Energiespeicherung erforderlich. Batterie-Energiespeichersysteme sind elektromechanische Geräte, die Energie in Batterien speichern, um sie zu einem vorgegebenen Zeitpunkt und in einem vorgegebenen Umfang zu nutzen. Dadurch wird die Zeit der Erzeugung vom Zeitpunkt der Nutzung getrennt und Energie kann bereitgestellt werden, wenn Verbraucher sie benötigen. Energiespeichersysteme sind entscheidend für die Erreichung der Ziele für saubere Energie, indem sie eine bessere Nutzung erneuerbarer Ressourcen ermöglichen und gleichzeitig die Netzzuverlässigkeit und Preisstabilität verbessern.
Zusätzlich zu den Anwendungen im Netz wird Energiespeicherung auch in gewerblichen und industriellen Anwendungen eingesetzt, um die Zuverlässigkeit der Energieverfügbarkeit zu erhöhen und Kosten zu senken, indem gespeicherte Energie in Zeiten verwendet wird, in denen Netzstrom besonders teuer ist. Wohnhäuser oder kleine Gemeinden können auch Energiespeicher nutzen, um eine bessere Energieunabhängigkeit und ökologische Nachhaltigkeit zu erreichen, indem Energiespeichersysteme an dezentrale Energie-Ressourcen wie Solaranlagen auf Dächern angeschlossen werden.
nVent bietet eine Reihe von Lösungen, die Kunden die Möglichkeit bieten, die Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit von Energiespeichersystemen zu verbessern. Unsere Lösungen für Erdung, Potenzialausgleich, Netzanschluss und Gehäuse helfen unseren Energiespeicherkunden dabei, sichere Verbindungen zwischen Batteriegestellen, Stromwandlern und Wechselrichtern herzustellen und diese Systeme vor möglichen Störungen zu schützen. Unsere Niederspannungsstromschienen und Kühllösungen bieten zudem zusätzliche Ausfallsicherheit und erhöhen die Designflexibilität von Energiespeichersystemen, sodass Ingenieur*innen den Platzbedarf von Energiespeicheranlagen reduzieren können.
Warum muss der Platzbedarf von Energiespeichersystemen reduziert werden?
Die Internationale Organisation für erneuerbare Energien schätzt, dass bis 2050 90 Prozent des weltweiten Stroms aus erneuerbaren Energien stammen könnten. Dies erfordert eine massive Steigerung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Selbst mit der Entwicklung von platzsparenderen Technologien für Erneuerbare muss der physische Platzbedarf für die Erzeugung erneuerbarer Energien drastisch erhöht werden, um die Ziele für saubere Energie zu erreichen. Durch die Verringerung des Platzbedarfs von Energiespeicheranlagen kann mehr Raum für die Stromerzeugung statt für die Speicherung genutzt werden.
Auch bei Anwendungen wie dem Aufladen von Elektrofahrzeugen ist eine Reduzierung des Platzbedarfs wichtig. Da Elektrofahrzeuge auf den Straßen der Welt immer häufiger anzutreffen sind, hat der Aufbau der Infrastruktur zur Unterstützung dieser Fahrzeuge höchste Priorität. Da immer mehr Autos Ladestationen nutzen, könnten Ingenieur*innen, die an der Entwicklung der Infrastruktur für Elektrofahrzeuge arbeiten, ohne kleinere Batterie-Energiespeichersysteme möglicherweise nicht genügend Platz finden, um die Nachfrage zu decken. Ebenso ist es wahrscheinlich nicht möglich, die Grundrisse von Gebäuden für gewerbliche und private Anwendungen zu ändern, um große Energiespeichersysteme unterzubringen, wenn vor Ort Systeme für erneuerbare Energie und Energiespeicherung errichtet werden.
Überlegungen zu Konstruktion und Technologie zur Reduzierung des Platzbedarfs
Aus all diesen Gründen ist es wichtig, den Platzbedarf von Energiespeicheranlagen zu reduzieren. Selbst mit technologischen Fortschritten, die die Größe der Batterien selbst reduziert haben, benötigen Batterieenergiespeicheranlagen die richtige Infrastruktur, um den Einsatz vieler Batterien in unmittelbarer Nähe zu ermöglichen. Die beste Möglichkeit, den Platzbedarf bei der Energiespeicherung zu reduzieren, besteht darin, den Platz, der für andere Dinge als Batterien verwendet wird, so weit wie möglich zu reduzieren.
Eines der Probleme, wenn Batterien sehr nah beieinander platziert werden, ist die erzeugte Wärme. nVent verfügt über Erfahrung mit der Flüssigkeitskühlung für Rechenzentren und ist daher gut aufgestellt, um Lösungen für diese Probleme anzubieten. Flüssigkeitskühlung ist effizienter als Luftkühlung, da Flüssigkeit eine höhere Wärmeübertragungskapazität hat und näher an einer Wärmequelle platziert werden kann als die Luftkühlung. Es wird viele Möglichkeiten geben, die Flüssigkeitskühlung in Energiespeicheranwendungen einzusetzen, um den durch die steigende Leistungsdichte entstehenden Wärmelasten zu begegnen.
Die Flüssigkeitskühlung in Energiespeicheranwendungen funktioniert, indem ein Kühler die gekühlte Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf durch das System pumpt. Die präzise Steuerung passt die Flüssigkeitstemperatur und die Durchflussraten an, um die Effizienz zu maximieren. Durch die Erhöhung der Kühlleistung von Energiespeichersystemen durch Flüssigkeitskühlung können Batteriemodulhersteller mehr Batterien näher zusammenbringen und die Leistung ihrer Anlagen ohne Erhöhung des Platzbedarfs steigern.
Auch wenn die Batterien entsprechend gekühlt werden, müssen sie dennoch miteinander und mit dem Stromnetz oder einer anderen Anwendung verbunden werden, die sie mit Strom versorgen. Herkömmliche Kabellösungen sind zwar für einige Anwendungen geeignet, können jedoch schwierig zu verwenden sein, wenn die Reduzierung des Platzbedarfs Vordergrund steht, da sie oft keinen ausreichend großen Biegeradius haben, um enge Kurven in kleinen Räumen zu bewältigen. In solchen Situationen können flexible Leiter, wie die flexiblen Sammelschienen von nVent und Geflechte der Marke nVent ILSCO dank des reduzierten Querschnitts und der minimalen Anforderungen an den Biegeradius eine bessere Konstruktionsflexibilität bieten. Diese Lösungen können auch vorgefertigt werden, um Zeit und Arbeit vor Ort zu sparen.
Wie geht’s weiter?
Die Nachfrage nach Energiespeichern wird weiter steigen, da die staatlichen Investitionen in die Infrastruktur weltweit zunehmen, Mikronetze immer häufiger zum Einsatz kommen und Elektrofahrzeuge sich zunehmend durchsetzen. Die Reduzierung des Platzbedarfs von Energiespeichersystemen wird für Hersteller von Batteriemodulen, Energieunternehmen, Geschäftsgebäude und viele mehr eine Herausforderung darstellen. Indem Energiespeicherunternehmen sich jetzt schon mit diesen Herausforderungen auseinandersetzen und Technologien zur Reduzierung des Platzbedarfs entwickeln, können sie sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Die Überprüfung von Netzanschlüssen und des Kühlungskonzepts ist ein guter Ausgangspunkt.