Die Komponenten eines Batteriespeichers und ihre Funktionen

Das Batteriemanagementsystem

Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist im Grunde ein Computer, der sämtliche Lade- und Entladevorgänge steuert. Folgende Aufgaben kann das BMS übernehmen.

Energie- oder Lastmanagement

Das Batteriemanagementsystem steuert das Laden und Entladen der Batterie entsprechend vorgegebenen Kriterien. Dazu kann die Verfügbarkeit von Strom gehören (zum Beispiel, wenn es an eine Solaranlage angeschlossen ist) sowie der Bedarf des Netzes oder anderer Verbraucher. Diese Funktion ist entscheidend für eine sinnvolle und vorteilhafte Nutzung sowohl für den Eigentümer als auch für das Netz.

Sicherheit, Zellschutz und Wartung

Das BMS überwacht das Batteriespeicher-System auf etwaige Risiken und ergreift entsprechende Maßnahmen, um Schäden am System und Gefahren für die Umgebung abzuwenden. Dabei übernimmt es folgende Aufgaben:

• Ladezustandsmanagement: Sowohl das Überladen als das Tiefenentladen der Zellen kann die Lebensdauer von Akkumulatoren erheblich verringern. Das Management des Ladezustands (SOC) ist daher von zentraler Bedeutung für den Zellschutz und die Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers. 
• Balancing: Je nach Bauart bestehen Batteriespeicher, zum Beispiel mit Lithium-Ionen-Technologie, aus mehreren Zellen. Der Battery Balancer hat die Aufgabe, die Ladung möglichst effizient zu verteilen. Zum einen reduziert dies das Risiko kritischer Ladezustände einzelner Zellen, zum anderen berücksichtigt es ihre möglicherweise unterschiedliche „Zellgesundheit“.
• Temperatur-Management: Wenn Akkumulatoren überhitzen, stellen sie ein erhebliches Risiko für ihre Umgebung dar. Allerdings kann auch ein moderates Abweichen von dem jeweils geeigneten Temperaturbereich auf Dauer Zellschäden verursachen und die Lebensdauer des Batteriespeichers senken. Außerhalb der optimalen Betriebstemperatur können zudem vermeidbare Energieverluste entstehen, die den Wirkungsgrad senken. 
  
  Wartung: Das BMS analysiert zahlreiche Parameter über den Zustand der Batterie und meldet dem Betreiber des Systems frühzeitig, wenn Wartungsarbeiten notwendig werden, um einem Systemausfall vorzubeugen.
• IT-Sicherheit: Um das BMS und damit den Batteriespeicher vor unbefugtem Zugriff zu schützen, müssen für eine entsprechende Cybersecurity gesorgt sein.

Messung und Kommunikation

Für ein effizientes und effektives Energiemanagement muss das BMS eine Reihe Betriebsdaten erheben und mit anderen Systemen kommunizieren. Batteriespeicher, die etwa Systemdienstleistungen erbringen, übermitteln dem Netzbetreiber Statusmeldungen und empfangen gleichzeitig von dort Befehle.

• Lastkontrolle: Anhand der ein- und ausgehenden Energieflüsse der Batterie lässt sich feststellen, wie effizient und effektiv das Batteriespeichersystem arbeitet. Das Verhältnis zwischen ein- und ausgespeichertem Strom wird auch als Wirkungsgrad bezeichnet. Die Differenz resultiert hauptsächlich aus Wärmeverlusten und der Energie, die das System einschließlich BMS verbraucht.
• Ladezustand (SOC): Die Bestimmung des Ladezustands (State of Charge; SOC) ist zentral für einen netzdienlichen und wirtschaftlichen Betrieb. Nur so können angeschlossene Systeme die Ladekapazität des Akkus effektiv nutzen.
• Fernüberwachung und -steuerung: Egal, ob es um Arbitragegeschäfte, Lastverschiebung oder Systemdienstleistungen geht: Die erfolgreiche Teilnahme an Energiemärkten hängt davon ab, ob der Batteriespeicher im richtigen Moment Strom einspeichert oder ins Netz speist. Das Batteriespeicher-System muss also permanent mit anderen Systemen – zum Beispiel dem des Netzbetreibers oder dem der Stromhändler – kommunizieren, um einerseits aktuelle Statusmeldungen über die eigene Verfügbarkeit zu übermitteln und andererseits Befehle zu empfangen. Die Fernüberwachung und -steuerung des Systems in Echtzeit ist auch deshalb so wichtig, damit der optimale Standort des Batteriespeichers unabhängig vom Standort derjenigen, die ihn steuern, gewählt werden kann.
• Datenprotokollierung und Betriebsoptimierung: Die Mess- und Kommunikationstechnologie ermöglicht es zudem, dass erhobene Daten protokolliert und ausgewertet werden, um Leistung, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit des Batteriespeicher-Systems, aber auch seine Kommunikation mit anderen System im Laufe der Zeit zu analysieren und zu verbessern. Nicht zuletzt können solche Daten helfen, künftige Erlöse - auch von Neuinvestitionen - zu modellieren.