Auf dem Weg zu Net-Zero: Die Bedeutung von Gleichstrom bei der Energiespeicherung

Wie gehen wir dem Klimawandel entgegen? Ein Ausstieg aus fossilen Brennstoffen und die Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energien könnten einem in den Sinn kommen. Tatsächlich machen fossile Brennstoffe derzeit über 80% des globalen Energiemixes aus. Diese Zahl muss bis 2050 auf fast 10% sinken, um Net-Zero zu erreichen.¹ Aber während der Anteil erneuerbarer Energien steigen muss, wächst auch der Grundbedarf an Energie.

Da Digitalisierung, Automatisierung und Elektrifizierung zunehmen und die Bevölkerung wächst und wohlhabender wird, steigt die Energienachfrage in vielen Ländern der Welt. Laut Statista wird sich der weltweite Strombedarf bis 2050 voraussichtlich im Vergleich zu 2020 verdoppeln, was die Herausforderung des Übergangs zu erneuerbaren Energien zusätzlich erschwert. Aber nicht nur der Anteil kohlenstoffarmer Energiequellen muss steigen, sondern auch die Speicherkapazität.

Da Wind- und Solarenergie in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich den größten Anteil an der Stromerzeugung ausmachen werden, wird die Energiespeicherung entscheidend sein, um das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage zu verringern. Trotz ihrer unbestreitbaren Vorteile sind Solar- und Windenergie intermittierende Ressourcen. Windkraft ist unkontrollierbar und kann zu einem Zeitpunkt erzeugt werden, an dem kein zusätzlicher Strom benötigt wird. Solarstrom variiert mit der Wolkendecke und ist, wenn er nicht gespeichert wird, nur tagsüber verfügbar.

Keine Energiewende ohne Energiespeicher – und DC-Schütze

"Stromspeicher spielen eine wichtige Rolle beim Hochlauf der erneuerbaren Energien, sowohl für die Energiespeicherung als solche als auch für die Stabilisierung des Stromsystems und der Netze. Aktuell findet ein starker und marktgetriebener Hochlauf von Batteriespeichern statt", stellt das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz in seiner im Dezember 2023 veröffentlichten "Stromspeicherstrategie" fest. In ähnlicher Weise erwartet die Internationale Energieagentur (IEA), dass die weltweit installierte Speicherkapazität in den nächsten 5 Jahren um 56% auf über 270 GW bis 2026 steigen wird. ²

Intelligente Gleichstromkomponenten (DC) sind ein wichtiger Bestandteil der zukünftigen Energiespeicherinfrastruktur. Im Gegensatz zu vielen Haushaltsgeräten und dem Stromnetz, die Wechselstrom (AC) verwenden, produzieren und speichern Photovoltaikmodule Gleichstrom. Das sichere und schnelle Schalten unter der DC-Last stellt jedoch hohe Anforderungen an elektromechanische Komponenten. Im Notfall müssen die Schütze die Batterieeinheit (oder bei Anwendungen im Bereich der Versorgungsunternehmen die Batteriebank) sofort vom System trennen. Mit der Entwicklung von Batteriespeichersystemen sucht die Industrie nach Möglichkeiten, die Systemeffizienz weiter zu steigern, d. h. durch höhere Spannungen.

Die DC-Schütze von Schaltbau spielen eine entscheidende Rolle in Energiespeichersystemen und bieten mehrere Vorteile, die ihre Leistung, Sicherheit und Effizienz verbessern.

• Sicheres Abschalten der Batterieeinheit: Schaltbau-Schütze bewältigen Hochspannungsbögen, die beim Schalten von DC-Lasten auftreten können. Im Falle einer Wartung oder einer Notabschaltung sorgen sie für eine sichere Trennung der Batterieeinheit vom Wechselrichter in Energiespeichersystemen.
• Erhöhte Systemeffizienz: Aufgrund ihres geringen Übergangswiderstands und ihres geringen Energieverbrauchs tragen sie zur Gesamteffizienz der Energieübertragung zur und von der Batterie bei und minimieren die Wärmeabgabe: um die Energie zu übertragen und nicht zu verlieren.
• Volle Bidirektionalität: Die DC-Schütze von Schaltbau sorgen für die sichere Abschaltung hoher Leistungen unabhängig von der Stromrichtung. Sie verwalten potenzielle Fehlermodi in beiden Richtungen des Stromflusses sicher.
• Hohes Ausschaltvermögen: DC-Schütze erfüllen die hohen Anforderungen an das Ausschaltvermögen industrieller Speichersysteme, was zu einer erhöhten Systemverfügbarkeit und verbesserten Gesamtbetriebskosten führt (Erzeugungskapazität, thermischer Dauerstrom, Nennkurzzeitwiderstand).

Der globale Energiespeichermarkt wird voraussichtlich schnell wachsen – mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von rund 10 % innerhalb dieses Jahrzehnts. Neben den offensichtlichen Umweltvorteilen durch die Integration eines höheren Anteils erneuerbarer Energien ergeben sich auch grundlegende wirtschaftliche Vorteile für Unternehmen, die erneuerbare Energieerzeugung und Vor-Ort-Speicher integrieren möchten.

Energiespeicherung ist ein kluger Schachzug für Unternehmen, nicht nur für die Umwelt

Die Strombezugspreise werden nach einer Formel berechnet, die die entnommenen Spitzenlasten und die Bereitstellung ausreichender Kapazitäten berücksichtigt. Diese Bereitstellungsentgelte müssen für den gesamten Abrechnungszeitraum bezahlt werden, auch wenn die Spitzenlastkapazität möglicherweise nur für einen Bruchteil der Zeit genutzt wird. Energiespeicher ermöglichen es, Energie für die spätere Verwendung zu speichern. Folglich können Unternehmen höhere Tarife vermeiden, Betriebskosten senken und Stromrechnungen sparen.

Darüber hinaus liefern Energiespeicherlösungen kontinuierlich Energie, auch wenn das Netz aufgrund von Spitzen oder extremen Wetterereignissen instabil ist, und reduzieren so die Netzabhängigkeit. Energiespeicher liefern auch Notstrom im Falle eines Ausfalls und garantieren die Geschäftskontinuität.

Die Energiespeicherung wird für die Welt von entscheidender Bedeutung sein, um ihren Weg zu Net-Zero zu beschleunigen. Ausgeklügelte Industriekomponenten wie DC-Schütze verbinden erneuerbare Energiequellen, Energiespeicher und elektrische Verbraucher ohne die Energieverluste, die bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom entstehen. Auf dem Weg zur Klimaneutralität wandelt sich das Paradigma hin zur Erzeugung erneuerbarer Energien und fortschrittlicher Energiespeichersysteme, um die Energielösungen für eine bessere Zukunft zu schaffen – und Schaltbau ist bei jedem Schritt dabei.

Um mehr über Schaltbau-Schütze und Eddicy-Energiespeicherlösungen zu erfahren, besuchen Sie: https://www.schaltbau.com/en/solutions/energy/energy-storage/ 
 

Referenzen:

1. Internationale Energieagentur. (2021). Net-Zero bis 2050: Ein Fahrplan für den globalen Energiesektor. Internationale Energieagentur. 
2. Statista. (o. J.). Energiespeicherung. Abgerufen am 12. Juni 2024, von https://www.statista.com/topics/4632/energy-storage/#topicOverview 
3. Europäische Kommission. (o. J.). Empfehlungen zur Energiespeicherung. Abgerufen am 12. Juni 2024, von https://energy.ec.europa.eu/topics/research-and-technology/energy-storage/recommendations-energy-storage_en