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BESS-Systeme - intelligenter Zwischenspeicher für erneuerbare Energien
von Sebastian Schulze
Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) werden zur Speicherung von Energie (oft aus einer erneuerbaren Quelle) für die spätere Nutzung in kritischen Zeiträumen eingesetzt. Zu den Vorteilen dieser Systeme gehören Kosteneinsparung, saubere Energie und geringere Ausfallzeiten.
Somit erreichen BESS-Systeme eine immer größere Bedeutung, wenn es um die Umsetzung von Umweltzielen und deren Erreichung geht
Aufbau eines BESS
BESS-Systeme mit einer Kapazität von weniger als 1 MW sind in der Regel so konzipiert, dass sie in einen einzigen Container passen, der viele Batterien, ein Batteriemanagementsystem (BMS), ein Energieumwandlungssystem (PCS) und ein Energiemanagementsystem (EMS) beinhaltet. Diese kompletten BESS-Systeme können von Energieversorgern bis hin zu industriellen und kommerziellen Anwendungen skaliert werden.
Das HLK- System, also das System zum Heizen, Lüften und Kühlen sorgt in Kombination mit dem Umweltkontrollsystem (ESC) für eine stabile Umgebung. Das ECS erkennt dabei abnormale Temperaturänderungen des HLK-Systems über verschiedene E/A-Knoten, die mit einem ADAM-6017 und ADAM-3600 verbunden sind. Dies ist entscheidend für den langfristigen Betrieb eines BESS.
Das Batteriemanagementsystem (BMS)
Das Batteriemanagementsystem ist verantwortlich für die Echtzeit-Überwachung und Laststeuerung der einzelnen Batteriezellen. Dafür werden in der Regel der CAN-Bus für die externe Kommunikation, und ein Kommunikationsgateway, wie beispielsweise der ECU-1252 verwendet um CAN-Bus Daten in Ethernet-Daten umzuwandeln. Das ECU-1252-Gateway mit EdgeLink unterstützt CANBus-Schnittstellen und mehrere Stromversorgungsprotokolle, einschließlich IEC 61850 MMS, DNP3 und IEC 60870 5 104, und gewährleistet so eine nahtlose Datenübertragung und Energieverteilung an die Versorgungsnetze
Die Echtzeit-Steuerung
Das PCS ist das Herzstück der Stromplanung und -verteilung, da es AC- und DC-Strom umwandelt, wobei der Schwerpunkt auf der Echtzeit unter Verwendung des AMAX-5580 EtherCAT-Controllers liegt.
Das EMS umfasst in der Regel SCADA-Software und Industriecomputer (IPCs), wie z. B. ACP-4340 oder HMI TPC-100, die zusammenarbeiten, um die Gesamtüberwachung des Energiespeichers zu gewährleisten.
Das BESS als Ringnetz
In einem großen Energiespeicherfeld arbeiten BMS, PCS und EMS in verschiedenen Containern, und jeder Container muss jederzeit die Datenkommunikation aufrechterhalten, um das Laden und Entladen in den großen Stromnetzen zu steuern.
Jeder Container ist über eine Glasfaserringtopologie verbunden, um die Netzwerkredundanz zu verbessern und höchste Stabilität zu gewährleisten. Durch den Einsatz von managebaren Switches wie dem EKI-7720 wird jedes BMS angeschlossen und wandelt Ethernet-Signale in Glasfasersignale um. Auf diese Weise kann ein nahtloser Datenaustausch zwischen den verteilten BMS-Containern sichergestellt werden.
Auf der obersten Ebene des Ringnetzes wird ein IEC 61850-3-zertifizierter managebarer Switches der Serie EKI-9200, der EKI-9226 eingesetzt, um PCS, EMS und mehrere BMS-Container zu verbinden. Da das Sicherheitsmanagement des Energiespeichersystems von entscheidender Bedeutung ist, kann ein Medienkonverter eingesetzt werden, um das 10/100/1000-Mbit/s-Twisted-Pair-Netzwerk über Glasfasertechnologie zu erweitern und eine Verbindung mit Überwachungskameras herzustellen.
Die BESS Applikation hinter dem Stromzähler
Batteriespeichersysteme in Geschäftsräumen und Wohnhäusern werden als BESS hinter dem Zähler betrachtet. Die Installation von BESS für die gewerbliche oder private Nutzung dient der effektiven Senkung der Energiekosten durch Nachfragesteuerung sowie der Bereitstellung von Reservestrom und Spitzenkapazität.
Die Nutzer können Überschüsse der Energiegewinnung abfangen, um dann hohe Nachfragen abzufedern. So können Spitzenlastgebühren vermieden werden und die Nutzer haben während der Spitzenlastzeiten Strom aus diesem kleinen Batteriespeichersystem zur Verfügung.
In dem kompakten BESS hinter dem Zähler kann ein ADAM-6217 zur Erfassung von HLK-Daten, wie z. B. Temperaturänderungen, verwendet werden. Das Visualisierungsgateway der Serie WOP-200K verfügt über eine HMI-Schnittstelle, die eine effiziente Visualisierung der BESS-Daten ermöglicht. Alle Maschinen sind mit dem EKI-2528 8-port unmanaged switch verbunden und übertragen die Daten an das EMS. In der Zwischenzeit kann der EdgeSync 360 Edge Device Management Cloud Service die Geräte in jedem BESS hinter dem Zähler aus der Ferne überwachen und verwalten, um die Gesamtstabilität des Mikronetzes zu gewährleisten.
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