Skip to main content

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Systeme zur Speicherung elektrischer Energie

verfasst von : Przemyslaw Komarnicki, Pio Lombardi, Zbigniew A. Styczynski

Erschienen in: Elektrische Energiespeichersysteme

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Zusammenfassung

Die Speicherung elektrischer Energie war von Anfang an ein Teil des Energiesystems. Das erste elektrische Stadtlicht wurde mit Strom aus einem Gleichstromgenerator in Kombination mit Batteriespeicherung versorgt. Seit vielen Jahren in Vergessenheit geraten, erleben elektrische Energiespeichersysteme, insbesondere Batteriespeichersysteme, seit Ende des 20. Jahrhunderts eine Renaissance. Mit Pilotprojekten wurden viele neue Anwendungsfelder erschlossen und neue Technologien, wie z. B. Lithium-Ionen-Batterien, erfolgreich weiterentwickelt. Im Zusammenhang mit der Entwicklung des Smart Grid im 21. Jahrhundert stellen sich auch den Speichersystemen neue Aufgaben, die in diesem Kapitel diskutiert werden. Um Speicheranwendungen zu fördern, wird in diesem Kapitel auch ein generisches Modell für Energiespeichersysteme (EES) vorgestellt und diskutiert. Dieses deckt sowohl Aspekte der einzelnen Anlagen als auch der komplexen Netzplanung ab. Durch mehrere Beispiele werden in diesem Kapitel die Vorteile des Modells veranschaulicht. Von einfachen technischen Aufgaben bis hin zur wirtschaftlichen Optimierung und zu multikriteriellen Betrachtungen können die Anwendungen von EES mit dem Modell analysiert werden.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Fußnoten
1
Der Mittelwert des Prognosefehlers bei der Erzeugung erneuerbarer Energien wird auf etwa 2,5 % über 24 h geschätzt. Die Dunkelziffer wird als deutlich höher angesehen.
 
2
Weißbuch: Bericht, der die Vor- und Nachteile, Kosten usw. von konkreten Lösungen oder Technologien zusammenfasst.
 
3
Die Lebensdauer T hängt stark von der Speichertechnologie ab (siehe auch Tab. 2.5).
 
4
Entspricht etwa 0,15 Mio. €.
 
5
Stromrichter für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom heißen Gleichrichter (engl. rectifier). Wechselrichter (engl. inverted rectifier oder power inverter) wandeln Gleich- in Wechselstrom um [Wikipedia – https://​de.​wikipedia.​org/​wiki/​Stromrichter].
 
6
Die repräsentative Woche besteht aus fünf Arbeitstagen, jeder Tag mit dem gleichen Profil, sowie Samstag und Sonntag. Die Woche sollte, je nach Region, in der Saison der maximalen Nachfrage gewählt werden. Die erforderliche Genauigkeit des Zeitprofils ist ¼ h. Für diese Untersuchung können auch die Daten für ein Jahr verwendet werden, sofern sie verfügbar sind.
 
7
Energieintegration bedeutet, dass die erneuerbare Erzeugung die Nachfrage dämpft. Der Überschuss an erneuerbarer Erzeugung lässt sich nicht direkt integrieren und kann z. B. bei einem Erzeugungsdefizit zur Einspeisung in das Netz gespeichert werden.
 
8
Durch die Verwendung von Ein-Jahres-Datensätzen ist zu erwarten, dass die Indizes repräsentativer und als Basis für exakte Berechnungen aussagekräftiger sein werden.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Woodworth CA (2016) Canada-U.S. – ac Intertie: First Canadian Hydro Plant at Niagara Falls. IEEE Power & Energy Magazine 14(4):88–108CrossRef Woodworth CA (2016) Canada-U.S. – ac Intertie: First Canadian Hydro Plant at Niagara Falls. IEEE Power & Energy Magazine 14(4):88–108CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Berdelle J (1932) Der elektrische Speicher in der Stromversorgung. Selbstverlag, Berlin Berdelle J (1932) Der elektrische Speicher in der Stromversorgung. Selbstverlag, Berlin
3.
Zurück zum Zitat Handschin E, Styczynski Z (Hrsg.) (2004) Power system applications of the modern battery storage. IBN, Magdeburg. ISBN 3-929757-75-3 Handschin E, Styczynski Z (Hrsg.) (2004) Power system applications of the modern battery storage. IBN, Magdeburg. ISBN 3-929757-75-3
4.
Zurück zum Zitat Haubrich H-J (ed) (1996) Batterie-Energiespeicher in der Elektrizitätsversorgung. Verlag Mainz, Aachen Haubrich H-J (ed) (1996) Batterie-Energiespeicher in der Elektrizitätsversorgung. Verlag Mainz, Aachen
9.
Zurück zum Zitat International Electrotechnical Commission. White Paper: Electric Energy Storage (2011). IEC, Genf International Electrotechnical Commission. White Paper: Electric Energy Storage (2011). IEC, Genf
11.
Zurück zum Zitat Seifi H, Sepasian M (2011) Electric power system planning. Issues, algorithms and solutions. Springer, HeidelbergCrossRef Seifi H, Sepasian M (2011) Electric power system planning. Issues, algorithms and solutions. Springer, HeidelbergCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Kundur P (1994) Power system stability and control. McGraw-Hill Education, Europa. ISBN-13: 978-0070359581 Kundur P (1994) Power system stability and control. McGraw-Hill Education, Europa. ISBN-13: 978-0070359581
13.
Zurück zum Zitat Barsali S, Ceraolo M (2002) Dynamic model of lead acid batteries. IEEE T Energy Conver 17(1):16–23CrossRef Barsali S, Ceraolo M (2002) Dynamic model of lead acid batteries. IEEE T Energy Conver 17(1):16–23CrossRef
14.
Zurück zum Zitat He H-W, Xiong R, Fan J-X (2011) Evaluation of lithium-ion battery equivalent circuit models for state of charge estimation by an experimental approach. Energies 4: 582–598CrossRef He H-W, Xiong R, Fan J-X (2011) Evaluation of lithium-ion battery equivalent circuit models for state of charge estimation by an experimental approach. Energies 4: 582–598CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Buchholz BM, Styczynski Z (2020) Smart grid. Fundamentals and technologies in electric power system of the future. Springer, HeidelbergCrossRef Buchholz BM, Styczynski Z (2020) Smart grid. Fundamentals and technologies in electric power system of the future. Springer, HeidelbergCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Feser K, Styczynski Z (Hrsg.) (1998) Distributed energy storage for power systems. Selected problems. Mainz Verlag, Aachen. ISBN 3-89653-336-3 Feser K, Styczynski Z (Hrsg.) (1998) Distributed energy storage for power systems. Selected problems. Mainz Verlag, Aachen. ISBN 3-89653-336-3
18.
Zurück zum Zitat Bachry A, Orths A, Styczynski Z, Böse C, Ruhle O (2002) Einfluss von verteilten Erzeugern und Speichern auf Netzplanung und Netzbetrieb, Bd. 1. VDE-Kongress, Dresden, S. 395–400 Bachry A, Orths A, Styczynski Z, Böse C, Ruhle O (2002) Einfluss von verteilten Erzeugern und Speichern auf Netzplanung und Netzbetrieb, Bd. 1. VDE-Kongress, Dresden, S. 395–400
19.
Zurück zum Zitat Euroelectric (2012) Europe needs hydro pump storage. Five recommendations. Eurelectric, Brüssel: 1–10 Euroelectric (2012) Europe needs hydro pump storage. Five recommendations. Eurelectric, Brüssel: 1–10
20.
Zurück zum Zitat Jiang R-W, Wang J-W, Guan Y-P (2012) Robust unit commitment with wind power and hydro pumped storage. IEEE T Power Syst 17(2):66–75 Jiang R-W, Wang J-W, Guan Y-P (2012) Robust unit commitment with wind power and hydro pumped storage. IEEE T Power Syst 17(2):66–75
21.
Zurück zum Zitat Kulczycki J (1990) Optimierung der Strukturen von elektrischen Energienetzen (Originaltitel: Optymalizacja struktur sieci elektroenergetyczynch) WNT, Warschau Kulczycki J (1990) Optimierung der Strukturen von elektrischen Energienetzen (Originaltitel: Optymalizacja struktur sieci elektroenergetyczynch) WNT, Warschau
22.
Zurück zum Zitat Feser K, Styczynski Z (1993) Planning of medium voltage power systems with energy storage for load levelling. 11th Power System Computation Conference, Avignon, S. 741–748 Feser K, Styczynski Z (1993) Planning of medium voltage power systems with energy storage for load levelling. 11th Power System Computation Conference, Avignon, S. 741–748
23.
Zurück zum Zitat Handschin E, Dörnemann CH (1988) Bus load modelling and forecasting IEEE T Power Syst. 3(2):627–633CrossRef Handschin E, Dörnemann CH (1988) Bus load modelling and forecasting IEEE T Power Syst. 3(2):627–633CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Bellman RE, Dreyfus SE (1962) Applied dynamic programming. Princeton University Press, Princeton, S. 363CrossRef Bellman RE, Dreyfus SE (1962) Applied dynamic programming. Princeton University Press, Princeton, S. 363CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Styczynski Z (1995) Load growth is a chance for battery storage in the distribution network. Fifth international EPRI conference. Battery for utility energy storage. San Juan Styczynski Z (1995) Load growth is a chance for battery storage in the distribution network. Fifth international EPRI conference. Battery for utility energy storage. San Juan
27.
Zurück zum Zitat Sokolnikova T, (2012) Energy storage modeling and optimal dimensioning for smart grid. MaFo Heft 38. Magdeburg-Irkutsk. ISNN 1612-2526 Sokolnikova T, (2012) Energy storage modeling and optimal dimensioning for smart grid. MaFo Heft 38. Magdeburg-Irkutsk. ISNN 1612-2526
28.
Zurück zum Zitat Styczynski Z, Lombardi P et al. (2011) Electric energy storage systems Electra 255, CIGRE, Paris. ISBN 978-2-85873-147-3 Styczynski Z, Lombardi P et al. (2011) Electric energy storage systems Electra 255, CIGRE, Paris. ISBN 978-2-85873-147-3
29.
Zurück zum Zitat Ten W-S, Hassan MY, Majid MS, Rahma HA (2013) Optimal distributed renewable generation planning: areview of different approaches Sust Energ Rev 18:626–645CrossRef Ten W-S, Hassan MY, Majid MS, Rahma HA (2013) Optimal distributed renewable generation planning: areview of different approaches Sust Energ Rev 18:626–645CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Belton V, Stewart T (2002) Multiple Criteria Decision Analyses. An Integrated Approach Kluwer Academic Publishers. ISBN 978-0-7923-7505-0 Belton V, Stewart T (2002) Multiple Criteria Decision Analyses. An Integrated Approach Kluwer Academic Publishers. ISBN 978-0-7923-7505-0
Metadaten
Titel
Systeme zur Speicherung elektrischer Energie
verfasst von
Przemyslaw Komarnicki
Pio Lombardi
Zbigniew A. Styczynski
Copyright-Jahr
2021
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-62802-7_2