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Großspeicher-Batterieparks
Großspeicher und Batterieparks werden verwendet, um vollautomatisch kurzfristige Schwankungen der Frequenz auszugleichen, die bei der Einspeisung von Strom aus regenerativen Energien ins Netz auftreten. Um den Einsatz konventioneller Kraftwerke im Rahmen der Energiewende stetig zu mindern, werden sie nahezu unverzichtbar. In der Vergangenheit wurde die Stabilisation des Stromnetzes vor allem durch Kohlekraftwerke garantiert. Abgesehen von deren ökologischer Bedenklichkeit liegt ein weiterer Nachteil in ihrer fehlenden Flexibilität. Sie müssen ein Vielfaches der benötigten Ausgleichsleistung produzieren und blockieren dadurch die Netze für die Einspeisung von Strom aus regenerativen Energien. Die so entstehenden wirtschaftlichen Schäden sind erheblich. Durch den Einsatz von Batterieparks und deren schnellere und genauere Steuerung kann dies verhindert werden.
Lithium-Ionen-Akkumulatoren auf dem Vormarsch
In Großspeicher-Batterieparks werden Akkumulatoren auf elektrochemischer Basis verwendet, in ihrem Aufbau sind sie mit unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) vergleichbar. Mit Flächen von einigen 100 bis mehreren 1.000m² nehmen sie allerdings wesentlich mehr Platz ein. Für die Unterbringung der Akkus werden aus Sicherheitsgründen eigene Hallen benötigt. Eine Problematik bei der Nutzung ist der Umstand, dass genau wie bei einer USV die Energie nur in Form von Gleichspannung gespeichert und abgegeben werden kann, elektrische Energienetze aber in der Regel nicht mit Gleich- sondern mit Wechselstrom betrieben werden.
Wie bei Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ) kommt daher Leistungselektronik mit GTO-Thyristoren zum Einsatz, um das Problem mit zusätzlichen Wechselrichtern zu beheben. Welche Form von Akkumulatoren verwendet wird, ist sehr unterschiedlich und variiert je nach Anlagetyp. Während früher noch überwiegend Bleiakkumulatoren zum Einsatz kamen, wurden diese später durch Nickel-Cadmium- sowie Natrium-Schwefel-Akkumulatoren abgelöst. In den letzten Jahren werden zunehmend auch Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet, was überwiegend ökonomische Gründe hat. Im Gegensatz zu Bleiakkumulatoren kommt es bei ihnen außerdem auch nicht zur Überbeanspruchung durch Tiefentladung, hohe Lade- und Entladeströme und damit verbundenen Defekten wie Überhitzung. Bei Bleiakkumulatoren treten aus diesem Grund oftmals mechanische Schäden an den Gehäusen auf und es kommt zum Austreten von Säure. Lithium-Ionen-Akkumulatoren mit einer geeigneten Steuerelektronik haben auch nicht mehr die Probleme der Bildung von mit Luft explosiven Gasen, was bei anderen Akkumulatoren durch permanentes Absaugen in den Hallen behoben werden muss. Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind weiterhin für ihre hohe Zyklenfestigkeit und Lebensdauer bekannt.
Verhinderung von Stromausfällen durch kurze Regelzeiten
In Regionen, in denen die Netzstabilität gefährdet ist, weil das Energienetz an der Kapazitätsgrenze betrieben wird, werden Großspeicher-Batterieparks eingesetzt, um Ausfällen entgegenzuwirken. Dies ist möglich durch ihre extrem kurzen Regelzeiten, da keine mechanisch zu bewegenden Massen vorhanden sind. Spitzenleistung kann so im Minutenbereich abgedeckt und kurzfristige Oszillationen im Sekundenbereich gedämpft werden. Überregionale Stromausfälle, die wegen Spannungsschwankungen auftreten können, werden so vermieden.