«wattss-INSIDE» Expertenwissen hautnah! Fokusthema: Batteriespeicher

Die meisten Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) basieren heute auf Lithium-Ionen-Technologie. Besonders verbreitet sind dabei die Zellchemien LFP (Lithium-Eisenphosphat) und NMC (Nickel-Mangan-Cobalt). LFP gilt als besonders sicher, thermisch stabil und langlebig – zudem kommt sie komplett ohne Kobalt aus und ist damit aus Nachhaltigkeitssicht im Vorteil. Bei stationären Anwendungen wie BESS, wo die Energiedichte nicht so kritisch ist, ist LFP die dominante Zellchemie. NMC bleibt für besonders leistungskritische Anwendungen attraktiv wie E-Mobilität. Aus Gründen der Nachhaltigkeit wird versucht, den darin vorhandenen Kobaltanteil möglichst zu reduzieren. 

Neben diesen etablierten Technologien gewinnen auch Alternativen wie Natrium-Ionen- oder Feststoffbatterien zunehmend an Relevanz. Natrium Ionen Batterien nutzen ähnliche Technologien und Herstellungsverfahren wie Lithium-Ionen-Batterien, benötigen aber keine kritischen Mineralien, sondern verwenden Natrium, das in der Natur reichlich vorhanden ist und sie zu einer vielversprechenden Lösung für nachhaltige BESS macht.

Bei wattss setzen wir derzeit auf die bewährte LFP-Chemie, die wie erwähnt insbesondere für statische Anwendungen wie BESS stark verbreitet ist. Gleichzeitig sind wir offen für neue, innovative Technologien. Auch wenn diese heute noch teurer als LFP sind, glauben wir an ihr Potenzial. Denn technologische Veränderungen brauchen Zeit – und wir möchten vorn dabei sein, wenn sich neue Standards durchsetzen. Wenn Sie an einer neuen Technologie arbeiten oder eine spannende Lösung anbieten, kommen Sie gerne auf uns zu – wir sind immer offen für ein Gespräch, um mögliche Anknüpfungspunkte oder Kooperationen auszuloten (lacht).

Ein BESS ist weit mehr als „nur“ eine Batterie – es handelt sich um ein komplexes System aus mehreren Komponenten, die gemeinsam für eine sichere, effiziente und flexible Energiespeicherung sorgen.

Im Zentrum der elektrischen Energiespeicherung stehen die Batteriezellen bzw. -module. Für den sicheren Betrieb sorgt das Batteriemanagementsystem (BMS). Es überwacht Spannung, Temperatur und Ladezustand jeder einzelnen Zelle in Echtzeit und schützt vor Überladung, Tiefentladung oder Überhitzung.

Ein weiteres zentrales Element ist der Wechselrichter, der den von den Batterien gelieferten Gleichstrom (DC) in netzfähigen Wechselstrom (AC) umwandelt. Je nach Systemarchitektur kann der Wechselrichter im Batteriecontainer integriert oder separat installiert sein. Nach dem Wechselrichter erfolgt der Anschluss ans Stromnetz über einen Transformator. 

Welche Spannungsebene verwendet wird – Niederspannung, Mittelspannung oder in Einzelfällen sogar Hochspannung – hängt von den technischen Gegebenheiten des Netzanschlusspunkts ab. Das kann z. B. ein nächstgelegenes Umspannwerk oder eine vorhandene Trafostation sein. Der jeweilige Netzbetreiber gibt vor, auf welcher Spannungsebene ein Anschluss möglich ist und welche Einspeiseleistung realisiert werden kann. Diese Rahmenbedingungen beeinflussen massgeblich die Auslegung des BESS. 

Dabei unterscheidet man zwei Einsatzbereiche:

• Behind-the-Meter: Das BESS befindet sich „hinter dem Zähler“ eines Verbrauchers, z.B. in einem Gewerbebetrieb oder bei einem Industriekunden. Hier dient es zur Eigenverbrauchsoptimierung, Lastspitzenreduktion oder Notstromversorgung.
• Front-of-the-Meter: Das System ist direkt ans öffentliche Netz angeschlossen und agiert unabhängig von einem konkreten Verbraucher. In diesem Fall wird es oft zur Netzstabilisierung, Vermarktung am Energiemarkt oder zum Zwischenspeichern erneuerbarer Energie eingesetzt.

Zur Steuerung aller Energieflüsse dient ein übergeordnetes Energy Management System (EMS). Es regelt Lade- und Entladevorgänge, optimiert den Eigenverbrauch, steuert Netzunterstützungsfunktionen wie Peak Shaving oder Frequenzregulierung – und vernetzt das BESS mit anderen Erzeugern und Verbrauchern.

Wir von wattss bieten unterschiedliche Lösungen an: Von Behind-the-Meter-Systemen über AC-kompatible Komplettlösungen für das Niederspannungsnetz – bevorzugt gemeinsam mit unserem Partner Pixii – bis hin zu grossskaligen BESS-Projekten im zwei- bis dreistelligen MWh-Bereich, bei denen wir – wo immer möglich – auf europäische Komponenten setzen.

Die Sicherheit von Batteriespeichern ist heute dank ausgereifter Technologie und strenger Standards sehr hoch – vorausgesetzt, das System ist professionell ausgelegt, installiert und betrieben. Moderne Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere mit LFP-Chemie, gelten als thermisch stabil und weniger reaktionsfreudig als frühere Zelltypen. Dennoch ist eine mehrstufige Sicherheitsarchitektur essenziell.

Ein zentrales Element ist das Batteriemanagementsystem (BMS), das jede Zelle kontinuierlich überwacht – bei kritischen Abweichungen greift es automatisch ein. Zusätzlich sorgen Brandschutzkonzepte, Temperatursensorik und Notabschaltungen dafür, dass im Ernstfall schnell reagiert werden kann. Auch das Systemdesign selbst spielt eine Rolle: Lüftung, Trennung von Batteriemodulen, Feuermelder und gasdichte Gehäuse erhöhen die Betriebssicherheit.

Ein professionelles Sicherheitskonzept berücksichtigt nicht nur die Batterie, sondern geht viel weiter, auch das Zusammenspiel mit Wechselrichter, Netz und Gebäudetechnik muss gut abgestimmt sein. In der Praxis bedeutet das: Batterien sind heute genauso sicher wie andere elektrische Anlagen – wenn sie richtig geplant und betrieben werden.
Dass diese Einschätzung nicht nur Theorie ist, zeigen auch aktuelle Studien:

Eine Studie der RWTH Aachen belegt, dass stationäre Batteriespeicher die Brandgefahr in Wohngebäuden nicht erhöhen – sie gelten sogar als sicherer als viele Haushaltsgeräte:

• zur Studie (BVES/RWTH)

Auch im Bereich Elektromobilität zeigt sich ein ähnliches Bild: Elektroautos brennen seltener als Verbrenner, wie aktuelle Statistiken belegen – trotz medialer Wahrnehmung:

• zur Quelle (Watson)

Bei unseren Energiespeicherlösungen setzen wir auf bewährte, nach internationalen Standards geprüfte Technologien. Ein zentrales Prüfkriterium ist beispielsweise der sogenannte Thermal Propagation Test gemäss IEC 62619. Dabei muss nachgewiesen werden, dass sich ein Thermal Runaway – also ein unkontrolliertes thermisches Durchgehen einer Zelle – nicht auf benachbarte Zellen übertragen kann. Zudem arbeiten wir ausschliesslich mit erfahrenen Partnern zusammen, die über fundiertes Know-how in der Umsetzung sicherer und effizienter Batteriespeicherlösungen verfügen – von der Systemauslegung bis zur Inbetriebnahme vor Ort.

Neben den technischen Aspekten sehen wir derzeit vor allem in der Projektabwicklung einige zentrale Herausforderungen. Ein wesentlicher Engpass ist aktuell die Bearbeitung von Netzanfragen. Die Netzbetreiber sind stark ausgelastet, da die Zahl der Projekte im Bereich erneuerbare Energien, Elektromobilität und Speicherlösungen stetig steigt. Das führt in vielen Fällen zu verlängerten Bearbeitungszeiten, was direkte Auswirkungen auf Projektlaufzeiten und Inbetriebnahmetermine haben kann.

Wir bei wattss reagieren darauf mit frühzeitiger Planung, enger Abstimmung mit Netzbetreibern sowie standardisierten Prozessen. Wo möglich, beziehen wir unsere Partner bereits in frühen Projektphasen mit ein – das schafft Klarheit und ermöglicht realistische Zeitpläne.

Zudem muss man die regulatorischen und politischen Rahmenbedingungen im Auge behalten – denn Speicherprojekte laufen über viele Jahre hinweg. Durch eine vorausschauende Planung und flexible Konzepte stellen wir sicher, dass unsere Systeme auch langfristig erfolgreich betrieben werden können.