BESS steht für Battery Energy Storage System. Gemeint ist ein technisches Gesamtsystem, das elektrische Energie mithilfe von Batterien aufnimmt, speichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgibt.
Ein BESS besteht nicht nur aus einzelnen Batteriezellen. Zum System gehören außerdem Leistungselektronik, Steuerungs- und Überwachungstechnik, elektrische Infrastruktur sowie Sicherheits- und Temperaturmanagement. Erst durch das Zusammenspiel dieser Komponenten wird aus einer Batterie ein steuerbares Energiespeichersystem.
Im WiseGlow-Kontext ist der Begriff vor allem für größere Photovoltaikprojekte, Solarparks und PV+BESS-Hybridprojekte relevant. Ein BESS kann dort zusätzliche Flexibilität bereitstellen. Ob diese Flexibilität technisch nutzbar und wirtschaftlich relevant ist, hängt jedoch vom konkreten Projekt, dem Netzanschluss, der Speichergröße, dem Messkonzept und der Betriebsstrategie ab.
Was gehört zu einem BESS?
Ein BESS umfasst mehrere miteinander verbundene technische Komponenten. Die konkrete Ausführung hängt unter anderem von Größe, Batterietechnologie, Standort, Netzebene und geplanter Nutzung ab.
Typische Bestandteile sind:
- Batteriezellen, Module und Racks
- Batteriecontainer oder technische Gebäude
- Batteriemanagementsystem
- Wechselrichter oder Power Conversion System
- Energiemanagement- und Steuerungssystem
- Transformator und Schaltanlagen
- Mess-, Kommunikations- und Monitoringtechnik
- Kühlung oder sonstiges Temperaturmanagement
- Branddetektion und weitere Sicherheitssysteme
- Netzanschluss und gegebenenfalls gemeinsame Infrastruktur mit einer PV-Anlage
Das Batteriesystem speichert Energie in Gleichstromform. Für die Verbindung mit einem Wechselstromnetz wird Leistungselektronik benötigt, die elektrische Energie beim Laden und Entladen umwandelt. Bei der Bewertung stationärer BESS berücksichtigt NREL daher neben den Batteriemodulen unter anderem Wechselrichter, weitere Systemkomponenten und Installation.
Ein BESS sollte deshalb nicht nur anhand der verwendeten Batteriezellen bewertet werden. Ebenso relevant sind Steuerung, elektrische Auslegung, Sicherheitskonzept, Schnittstellen, Garantien und die Einbindung in das Gesamtprojekt.
Leistung und Kapazität: MW und MWh richtig unterscheiden
Bei einem BESS werden regelmäßig zwei zentrale Größen genannt:
Die Leistung in Megawatt beschreibt, wie viel elektrische Leistung der Speicher zu einem bestimmten Zeitpunkt aufnehmen oder abgeben kann.
Die Kapazität in Megawattstunden beschreibt, wie viel Energie der Speicher grundsätzlich aufnehmen beziehungsweise bereitstellen kann.
Ein BESS mit 20 MW Leistung und 40 MWh Kapazität hätte rechnerisch eine Speicherdauer von zwei Stunden, wenn es konstant mit seiner Nennleistung von 20 MW entladen würde.
Diese einfache Rechnung dient jedoch nur der ersten Einordnung. Die tatsächlich nutzbare Energiemenge kann unter anderem durch den zulässigen Ladezustandsbereich, Umwandlungsverluste, Temperatur, Alterung, Reserveanforderungen und die konkrete Betriebsstrategie beeinflusst werden.
Auch NREL trennt bei stationären Speichern zwischen leistungsbezogenen Größen in Kilowatt beziehungsweise Megawatt und energiebezogenen Größen in Kilowattstunden beziehungsweise Megawattstunden. Die benötigte Speicherdauer ist ein wesentlicher Faktor dafür, welche technische Auslegung zu einer Anwendung passt.
Was macht ein BESS im Betrieb?
Ein BESS erzeugt selbst keinen Strom. Es verändert, wann elektrische Energie aufgenommen oder abgegeben werden kann.
Beim Laden nimmt das System elektrische Energie auf und speichert sie in den Batterien. Beim Entladen wird die gespeicherte Energie wieder in das elektrische System oder Netz abgegeben.
Die Steuerung entscheidet dabei unter anderem:
- wann geladen wird,
- wann entladen wird,
- welche Leistung eingesetzt wird,
- welcher Ladezustand eingehalten werden soll,
- welche Betriebspriorität gilt,
- welche technischen Grenzen berücksichtigt werden müssen.
Diese Steuerung kann sich beispielsweise an der PV-Erzeugung, an Marktpreisen, am Netzanschluss, an einem Lieferprofil oder an Anforderungen aus Systemdienstleistungen orientieren.
Ein BESS ist daher nicht nur eine Energiemenge in einem Container. Seine praktische Funktion entsteht erst durch die Verbindung aus Speicherhardware, Netzanschluss, Messung, Daten, Steuerung und Betriebsstrategie.
BESS bei einem Solarpark
Wird ein BESS mit einem Solarpark verbunden, entsteht ein Hybridprojekt aus Photovoltaik und Batteriespeicher. Dabei kann der Speicher Strom aus der PV-Anlage aufnehmen und zeitlich versetzt wieder abgeben.
Das kann beispielsweise relevant sein, wenn die PV-Erzeugung nicht vollständig zur gleichen Zeit eingespeist oder vermarktet werden soll. Ein Speicher kann außerdem ermöglichen, die Einspeisung innerhalb seiner technischen Grenzen zeitlich flexibler zu steuern.
Photovoltaik und Batteriespeicher können sich technisch ergänzen, weil die Stromerzeugung einer PV-Anlage wetter- und tageszeitabhängig ist, während der Speicher Energie zeitlich verschieben kann. NREL beschreibt diese Ergänzung von Photovoltaik und Energiespeichern als einen wesentlichen Anwendungszusammenhang.
Daraus folgt jedoch nicht automatisch, dass ein Solarpark mit Speicher sinnvoll oder wirtschaftlich ist. Vor einer solchen Einordnung müssen unter anderem folgende Punkte geprüft werden:
- Erzeugungsprofil der PV-Anlage
- verfügbare Einspeiseleistung
- Netzanschlussbedingungen
- geplante Speicherleistung
- geplante Speicherkapazität
- Ladequelle und Messkonzept
- technische Verluste
- Degradation und Garantien
- Vermarktungs- und Betriebsmodell
- Investitions- und Betriebskosten
Ob ein Batteriespeicher zum konkreten Solarpark passt, wird im Ratgeber „Solarpark mit Speicher: Wann ist ein Hybridprojekt sinnvoll?“ vertieft.
BESS ist kein Erlösmodell
Ein BESS stellt zunächst technische Flexibilität bereit. Es ist für sich genommen noch kein Erlösmodell.
Aus der Flexibilität können je nach Projekt unterschiedliche Nutzungen entstehen. Dazu können etwa zeitliche Stromverschiebung, Regelenergie, Unterstützung eines Lieferprofils oder die Kombination mehrerer Betriebsweisen gehören.
Ob daraus ein wirtschaftlicher Wert entsteht, hängt von den jeweiligen Rahmenbedingungen ab. Relevant sind beispielsweise:
- verfügbare Preisunterschiede,
- Marktzugang,
- Vermarktungsverträge,
- Netzanschlussleistung,
- Lade- und Entladeverluste,
- Speicherbeanspruchung,
- Verfügbarkeit,
- Betriebs- und Vermarktungskosten,
- konkurrierende Speicheranwendungen.
Die möglichen Vermarktungs- und Erlöslogiken werden deshalb nicht in diesem Glossarbeitrag vollständig behandelt. Sie sind Gegenstand des Ratgebers „PV und Batteriespeicher: Welche Erlösmodelle gibt es?“.
BESS, Heimspeicher und Großspeicher
Der Begriff BESS kann grundsätzlich für Batteriespeichersysteme unterschiedlicher Größen verwendet werden. Im Markt wird er jedoch häufig für größere gewerbliche oder netzgekoppelte Systeme verwendet.
Ein Heimspeicher ist typischerweise auf den Stromverbrauch eines einzelnen Gebäudes beziehungsweise Haushalts ausgerichtet. Häufig steht dabei die zeitliche Verschiebung von Strom aus einer Dach-PV-Anlage in spätere Verbrauchszeiten im Vordergrund.
Ein größeres BESS kann dagegen unter anderem mit einem Solarpark, einem Gewerbe- oder Industriestandort oder direkt mit dem Stromnetz verbunden sein. Dimensionierung, Steuerung, Netzanschluss, Sicherheit und Vermarktung sind in solchen Projekten meist deutlich komplexer.
Für WiseGlow steht beim Begriff BESS vor allem der projektbezogene Einsatz in größeren Energieinfrastrukturprojekten im Mittelpunkt. Der Glossarbeitrag ist nicht auf private Heimspeicher oder den Kauf einzelner Speicherprodukte ausgerichtet.
Co-Located BESS und Standalone-BESS
Bei der Projektstruktur kann zwischen einem gemeinsam mit einer Erzeugungsanlage angeordneten Speicher und einem eigenständigen Speicherprojekt unterschieden werden.
Ein Co-Located BESS befindet sich gemeinsam mit einer PV- oder anderen Erzeugungsanlage an einem Standort. Dabei können Teile der technischen Infrastruktur gemeinsam genutzt werden. Gleichzeitig muss geklärt werden, wie Erzeugungsanlage und Speicher elektrisch, messtechnisch, vertraglich und betrieblich miteinander verbunden sind.
Ein Standalone-BESS ist ein eigenständiges Speicherprojekt ohne notwendige direkte Zuordnung zu einer bestimmten PV-Anlage. Der Speicher kann abhängig vom Anschluss- und Betriebskonzept Energie aus dem Netz aufnehmen und wieder abgeben.
Die Unterscheidung beeinflusst unter anderem:
- Netzanschluss
- Ladequelle
- Messkonzept
- Flächenbedarf
- Genehmigung und Planung
- Vermarktungsoptionen
- Betriebsstrategie
- Verantwortlichkeiten
- vertragliche Struktur
WiseGlow betrachtet im Freiflächen-PV+BESS-Cluster vorrangig Speicher im Zusammenhang mit Solarpark- und Hybridprojekten. Dieser Glossarbeitrag ist daher keine Angebots- oder Leistungsseite für eigenständige Standalone-BESS-Projekte.
Welche technischen Angaben sind für ein BESS wichtig?
Für eine erste Einordnung sollten mindestens folgende Angaben vorliegen:
Speicherleistung
Sie beschreibt die maximale Lade- und Entladeleistung des Systems. Sie wird häufig in MW angegeben.
Speicherkapazität
Sie beschreibt die Energiemenge, die gespeichert werden kann. Sie wird häufig in MWh angegeben.
Speicherdauer
Sie ergibt sich vereinfacht aus dem Verhältnis von Kapazität zu Leistung. Sie zeigt, wie lange der Speicher seine Nennleistung rechnerisch bereitstellen könnte.
Wirkungsgrad
Beim Laden, Speichern und Entladen entstehen Verluste. Der Round-Trip-Wirkungsgrad beschreibt, welcher Anteil der aufgenommenen Energie nach einem vollständigen Lade- und Entladevorgang wieder abgegeben werden kann.
Ladezustand
Der State of Charge zeigt, wie weit der Speicher zu einem bestimmten Zeitpunkt geladen ist. Er ist für die Betriebssteuerung zentral.
Alterungszustand
Der State of Health beschreibt den technischen Zustand der Batterie im Verhältnis zu ihrem Ausgangszustand. Mit zunehmender Alterung kann die nutzbare Kapazität zurückgehen.
Zyklen und Energiedurchsatz
Lade- und Entladevorgänge beanspruchen die Batterie. Garantien können deshalb unter anderem an Zeiträume, Zyklenzahlen, Energiedurchsatz oder verbleibende Kapazität geknüpft sein.
Diese Werte sollten nicht isoliert betrachtet werden. Ein Speicher mit hoher Kapazität ist nicht automatisch für jede Anwendung geeignet. Ebenso reicht eine hohe Leistung allein nicht aus, wenn die Speicherdauer nicht zum Betriebsziel passt.
Welche Rolle spielen Steuerung und Betriebsstrategie?
Ein BESS kann verschiedene technische Aufgaben übernehmen. Diese Aufgaben greifen jedoch auf dieselben Ressourcen zu:
- verfügbare Ladeleistung,
- verfügbare Entladeleistung,
- Speicherkapazität,
- Ladezustand,
- Netzanschlussleistung,
- zulässige Zyklen,
- technische Verfügbarkeit.
Soll der Speicher beispielsweise zu einer bestimmten Zeit freie Kapazität für PV-Strom besitzen, darf er zuvor nicht vollständig durch eine andere Nutzung geladen worden sein. Soll Leistung für Regelenergie reserviert werden, steht diese Leistung möglicherweise nicht vollständig für andere Anwendungen zur Verfügung.
Deshalb müssen Betriebsprioritäten festgelegt werden. Ein Energiemanagementsystem kann die Nutzung technisch steuern, ersetzt aber keine klare projektbezogene Entscheidung darüber, welche Aufgabe Vorrang hat.
Sicherheit und Betrieb eines BESS
Ein BESS benötigt ein auf Technologie, Größe und Standort abgestimmtes Sicherheits- und Betriebskonzept. Dazu können technische Überwachung, Temperaturmanagement, elektrische Schutztechnik, Branddetektion, Zugangskontrolle, Wartung und definierte Reaktionsprozesse gehören.
Die Anforderungen lassen sich nicht pauschal aus dem Begriff BESS ableiten. Sie hängen unter anderem von Batterietechnologie, Systemgröße, Aufstellung, Umgebung, Netzanschluss und projektspezifischen Vorgaben ab.
Das US Department of Energy führt Sicherheit, Zuverlässigkeit, Leistungsvalidierung, Genehmigung, Versicherung und Projektumsetzung als zentrale Themen der Entwicklung und Nutzung großer Energiespeichersysteme.
Für die Projektprüfung ist daher nicht nur entscheidend, welche Batterietechnologie eingesetzt wird. Ebenso relevant sind:
- Standort- und Aufstellungskonzept
- technische Dokumentation
- Schutz- und Abschaltkonzept
- Überwachung
- Wartungsstrategie
- Notfall- und Reaktionsprozesse
- Verantwortlichkeiten im Betrieb
- Versicherung
- Garantien und Servicevereinbarungen
Typische Missverständnisse
„BESS ist nur ein anderer Begriff für Batterie“
Ein BESS umfasst das gesamte Speichersystem. Die Batterie ist ein zentraler Bestandteil, aber nicht das vollständige System.
„Mehr MWh bedeuten automatisch ein besseres Projekt“
Die erforderliche Kapazität hängt von der vorgesehenen Nutzung ab. Leistung, Speicherdauer, Netzanschluss und Betriebsstrategie müssen zusammenpassen.
„Ein Speicher kann immer laden, wenn der Strompreis niedrig ist“
Das hängt unter anderem von Ladezustand, Netzanschluss, Anschlussrechten, Messkonzept, Ladequelle, Betriebsprioritäten und technischen Grenzen ab.
„Ein BESS erhöht automatisch die Erlöse eines Solarparks“
Ein Speicher schafft zunächst Flexibilität. Ein wirtschaftlicher Wert entsteht nur, wenn diese Flexibilität im konkreten Projekt sinnvoll genutzt und vermarktet werden kann.
„Mehrere Anwendungen lassen sich ohne Einschränkung kombinieren“
Unterschiedliche Nutzungen können gleichzeitig auf Leistung, Kapazität und Ladezustand zugreifen. Deshalb sind Prioritäten und Nutzungskonflikte zu berücksichtigen.
Welche Prüffragen sind wichtig?
Vor einer vertieften Prüfung sollten insbesondere folgende Fragen geklärt werden:
- Welche Aufgabe soll das BESS primär übernehmen?
- Wird es mit einer PV-Anlage oder als eigenständiges System geplant?
- Welche Leistung in MW ist vorgesehen?
- Welche nutzbare Kapazität in MWh ist vorgesehen?
- Welche Speicherdauer ergibt sich daraus?
- Woher darf der Speicher geladen werden?
- Welche Einspeise- und Bezugsleistung ist am Netzanschluss verfügbar?
- Welches Mess- und Anschlusskonzept ist vorgesehen?
- Wie wird das System gesteuert?
- Welche Wirkungsgrade und Betriebsgrenzen werden angenommen?
- Welche Garantien gelten für Zeit, Zyklen und Energiedurchsatz?
- Wie wird Degradation berücksichtigt?
- Welche Sicherheits-, Wartungs- und Betriebskonzepte bestehen?
- Wer trägt welche technische und betriebliche Verantwortung?
- Wie passt das BESS zur geplanten Vermarktung?
Diese Fragen ersetzen keine technische, rechtliche oder wirtschaftliche Detailprüfung. Sie helfen jedoch, das Speichersystem strukturiert in das Gesamtprojekt einzuordnen.
Wie WiseGlow den Begriff einordnet
WiseGlow betrachtet ein BESS nicht isoliert als Batterieprodukt. Entscheidend ist, wie das System in Fläche, Solarpark, Netzanschluss, Messkonzept, technische Auslegung, Betriebsstrategie, Vermarktung und Vertragsstruktur eingebunden ist.
Bei einem PV+BESS-Hybridprojekt sollte deshalb nicht zuerst gefragt werden, welcher Speicher grundsätzlich verfügbar ist. Zunächst muss geklärt werden, welche projektbezogene Funktion der Speicher erfüllen soll und welche technischen Ressourcen dafür benötigt werden.
Erst danach lassen sich Speicherleistung, Kapazität, Speicherdauer, Anschlusskonzept und Betriebsprioritäten sinnvoll einordnen.
Ein BESS kann zusätzliche Flexibilität ermöglichen. Es beseitigt aber nicht automatisch Netzengpässe, Marktpreisrisiken, Abregelung oder wirtschaftliche Unsicherheiten. Seine Wirkung hängt vom Gesamtprojekt ab.
Kurzfazit
BESS steht für Battery Energy Storage System und bezeichnet ein vollständiges Batteriespeichersystem aus Batterie, Leistungselektronik, Steuerung, elektrischer Infrastruktur und Sicherheitstechnik.
Für Solarparks kann ein BESS Energie zeitlich verschieben und zusätzliche Flexibilität bereitstellen. Ob das im konkreten Projekt sinnvoll ist, hängt von Leistung, Kapazität, Netzanschluss, Ladequelle, Messkonzept, Betriebsstrategie, Degradation und Vermarktung ab.
Der Begriff beschreibt damit keine einzelne Batterie und kein automatisches Erlösmodell. Er bezeichnet ein technisches System, das nur im Zusammenhang mit seinem Einsatzbereich belastbar bewertet werden kann.
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