Schlussfolgerungen aus dem CAPACON BENUTZERFALL – Energiespeichersysteme

Energiespeichersysteme können in Systeme mit hoher und geringer Kapazität aufgeteilt werden. Systeme mit hoher Kapazität werden typischerweise in zwei verschiedenen Konationen zur Unterstützung des Stromnetzes verwendet. Die erste kann als Leistungskonation angesehen werden und die zweite als Energiekonation. Für Leistungskontionsanwendungen werden Batterien verwendet, um in jeweils kurzer Zeit eine große Menge an Energie für die Einspeisung in das Stromnetz bereitzustellen. In der Energiekonation werden Batterien eingesetzt, um für längere Zeit eine konstante Strommenge in das Netz einzuspeisen.

Die heutzutage verwendeten elektrischen Energiespeichersysteme lassen sich in vier verschiedene Gruppen einteilen, die tatsächlich auf der Kennzeichnung angeboten werden.

  • Die mechanischen Speichersysteme verwenden Pumphydro-, Druckluft- und Schwungradtechnologien.
  • Die chemische Gruppe besteht aus Sekundärbatterien, Durchflussbatterien und Wasserstoffbrennstoffzellen.
  • Ein weiterer wichtiger Teil von Energiespeichersystemen ist die elektrische Gruppe. Diese Gruppe verwendet Kondensatoren, Superkondensatoren, Ultrakondensatoren und supraleitende Magnetspulen.
  • Die kleinste Gruppe ist die Wärmegruppe, die mit Wärmespeichern arbeitet. Die größte Entwicklung findet derzeit in der Elektrochemie und im Elektrokonzern statt.

Die wichtigsten Komponenten der elektrochemischen Gruppe sind die Sekundärbatterien, die in stationären und mobilen Anwendungen eingesetzt werden. Der Begriff Sekundär klassifiziert die Batterie als erforschbar. Die wichtigsten Batterietypen basieren derzeit auf Lithium-Technologie.

Im Allgemeinen haben Lithium-Ionen-Batterien einen relativ hohen Wirkungsgradbereich von 95% – 98%. Diese Technologie hat auch den Vorteil, dass sie eine hohe Anzahl von Lade- und Entladezyklen, keinen Memory-Effekt, eine hohe Energiedichte, hohe Entladeraten und eine flache Entladekurve bietet. Durch die Verwendung einer Ausgleichsschaltung wird verhindert, dass die Lithium-Batterien überladen und tiefentladen werden. Diese Ausgleichsschaltung überwacht die Spannungen jeder Batteriezelle separat16. Ebenfalls sehr wichtig für die kurzzeitige Energiespeicherung sind Superkondensatoren und Ultrakondensatoren. Dies sind Kondensatortypen, die im Vergleich zu üblichen Kondensatoren eine sehr hohe Energiedichte aufweisen. Diese speziellen Kondensatortypen werden häufig für Hochleistungsanwendungen verwendet, um Leistung in relativ kurzer Zeit zu liefern. Die Vorteile dieser Ultrakondensatoren liegen in der hohen Energiespeichermöglichkeit im Vergleich zu gebräuchlichen Kondensatoren. Der sehr geringe äquivalente Serienwiderstand dieser Kondensatoren führt zu einer sehr guten Strombelastbarkeit. Dies führt weiterhin zu einem sehr schnellen Laden und Entladen des Kondensators. Sie können zusammen mit Batterien in einem Elektrofahrzeug implementiert werden, um die Leistung des gesamten Systems zu verbessern.

Auch Redoxzellen gehören zur Gruppe der chemischen Energiespeicher, die eine enorme Speicherkapazität bieten. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Oxidation und Reduktion. Auf dem Markt stehen verschiedene Arten von Durchflusszellen zur Verfügung. Die Vanadium-Vanadium-Durchflusszelle bietet den höchsten Wirkungsgrad zwischen 70% und 90%. Eine Durchflusszelle kann auch als Batterie angesehen werden. Während des Ladevorgangs wird die elektrische Energie einer externen Quelle in chemische Energie umgewandelt. Während des Entladevorgangs wird die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Der elektrische Ein- und Ausgang einer solchen Zelle ist immer Gleichstrom. Daher wird für solche Systeme ein AC / DC-Wandler benötigt. Die großen Vorteile von Durchflusszellen im Vergleich zu Batterien bestehen darin, dass die Speicherkapazität und die Ausgangsleistung gesteuert werden können. Die Lebensdauer solcher Systeme beträgt etwa 40 Jahre, sie sind jedoch sehr komplex und kostenintensiv in der Konstruktion.