Kurs Energiespeichertechnik

Lektion 1 • Systemgrenzen und Komponenten von Speichersystemen

Identifiziert die physischen und funktionalen Grenzen eines Speichersystems, von den Zellen bis zur Peripherie. Baut ein systemisches Denkgerüst für spätere Auslegungskapitel auf.

Lektion 2 • Energiespeicher in modernen Netzen

Behandelt die Rolle der Speicherung beim Ausgleich von Angebot und Nachfrage in Stromnetzen. Bietet den Kontext für alle nachfolgenden technischen Kapitel.

Lektion 3 • Kernkennzahlen und -terminologie der Speicherung

Definiert Energie, Leistung, Kapazität, Wirkungsgrad und Lebensdauer als messbare Speichereigenschaften. Diese Kennzahlen werden im gesamten Kurs verwendet.

Lektion 1 • Prinzipien der elektrochemischen Zelle

Erklärt die Oxidations-Reduktions-Reaktionen, Elektrodenpotentiale und den Ionentransport, die allen Batteriebetrieb zugrunde liegen. Bietet die chemische Grundlage zur Bewertung spezifischer Chemien.

Lektion 2 • Charakterisierung der Batterieleistung

Behandelt Prüfprotokolle, Modelle des Kapazitätsverlusts und elektrochemische Impedanzspektroskopie zur Quantifizierung des Batteriezustands. Verknüpft Messmethoden mit betrieblichen Entscheidungen.

Lektion 3 • Lithium-Ionen-Batteriechemien

Vergleicht NMC-, LFP-, NCA- und LTO-Kathodenchemien hinsichtlich Energiedichte, Sicherheit und Kosten. Ermöglicht eine fundierte Chemieauswahl für stationäre und mobile Anwendungen.

Lektion 4 • Blei-Säure- und Nickel-Batterien

Bespricht ausgereifte elektrochemische Technologien, die in Notstrom- und Industrieanwendungen weiterhin weit verbreitet sind. Ordnet ihre Kosten und Leistung im Vergleich zu Lithium-Ionen-Alternativen ein.

Lektion 1 • Thermische Energiespeicher

Untersucht sensible, latente und thermochemische Speicher für Heiz-, Kühl- und Stromerzeugungsanwendungen. Zeigt, wie thermische Speicher den elektrischen Spitzenbedarf reduzieren.

Lektion 2 • Pumpspeicher

Untersucht die am meisten eingesetzte Speichertechnologie, behandelt den Betrieb von Turbine-Generator, Standortanforderungen und Netzdienstleistungen. Etabliert einen Maßstab für die Wirtschaftlichkeit von Großspeichern.

Lektion 3 • Druckluftspeicher

Behandelt adiabate und diabate CAES-Konfigurationen, Anforderungen an unterirdische Kavernenspeicher und Wirkungsgradgrenzen. Verbindet thermodynamische Prinzipien mit realen Einsatzbeschränkungen.

Lektion 4 • Schwungradspeicher

Analysiert rotatorische kinetische Energiespeicher, Lagertechnologien und Dienstleistungsprofile mit hoher Leistung und kurzer Dauer. Positioniert Schwungradspeicher in den Märkten für Frequenzregelung und USV.

Lektion 1 • Netzanschlussregeln und Verbundnetzstandards

Erläutert die von den Netzbetreibern auferlegten Anforderungen an Spannung, Frequenz, Leistungsfaktor und Fehlerverhalten (Fault Ride-Through). Stellt sicher, dass Teilnehmer Systeme entwerfen können, die die Kriterien für die Netzanschlusszulassung erfüllen.

Lektion 2 • Regelungsstrategien für netzgekoppelte Speicher

Führt Droop-Regelung, virtuelle Trägheit und modellprädiktive Regelung für die Einsatzplanung netzgekoppelter Speicher ein. Verbindet Regelungstheorie mit messbaren Ergebnissen der Netzstabilität.

Lektion 3 • Mikronetz- und Inselnetzbetrieb

Behandelt Master-Slave- und Peer-to-Peer-Regelungsarchitekturen für Mikronetze, die mit oder ohne Netzverbindung betrieben werden. Bereitet die Teilnehmer darauf vor, widerstandsfähige Inselnetzsysteme zu entwerfen.

Lektion 1 • BMS-Architektur und -Funktionen

Definiert die Hardware- und Softwareschichten eines Batteriemanagementsystems und ihre Abhängigkeiten. Bietet den strukturellen Rahmen für alle nachfolgenden BMS-Design-Themen.

Lektion 2 • Algorithmen zur Zustandsschätzung

Behandelt die Schätzung von Ladezustand, Gesundheitszustand und Leistungszustand unter Verwendung von Kalman-Filtern und Ersatzschaltbildmodellen. Eine genaue Zustandsschätzung ist entscheidend für einen sicheren und effizienten Betrieb.

Lektion 3 • Zellausgleichstechniken

Vergleicht passive und aktive Ausgleichstopologien zur Aufrechterhaltung einer einheitlichen Zellspannung innerhalb eines Packs. Der Ausgleich beeinflusst direkt die Pack-Kapazitätsauslastung und -Lebensdauer.

Lektion 4 • Fehlererkennung und Schutz

Untersucht Überstrom, Überspannung, Erkennung des thermischen Durchgehens und Schützsteuerung zum Pack-Schutz. Die Auslegung des Fehlerverhaltens ist grundlegend für die Batteriesicherheitszertifizierung.

Lektion 1 • Installations- und Standortnormen

Bespricht funktionale Anforderungen aus Bau-, Elektro- und Brandschutzvorschriften, die für stationäre Speicherinstallationen gelten. Die Einhaltung dieser Normen ist für Genehmigung und Versicherung erforderlich.

Lektion 2 • Brandunterdrückung und -eindämmung

Behandelt Brandmeldertechnologien, Auswahl von Löschmitteln und Gehäusekonstruktion für Batterieinstallationen. Eine ordnungsgemäße Unterdrückungsplanung begrenzt die Brandausbreitung und schützt benachbarte Anlagen.

Lektion 3 • Methoden zur Risikobewertung

Wendet FMEA, HAZOP und Fehlerbaumanalyse an, um Risiken von Speichersystemen zu identifizieren und zu quantifizieren. Die strukturierte Risikobewertung unterstützt Entwurfsentscheidungen und behördliche Einreichungen.

Lektion 4 • Elektrochemische Gefahren und Fehlermodi

Identifiziert chemische, elektrische und thermische Gefahren, die spezifisch für Lithium-Ionen- und andere Batteriechemien sind. Das Verständnis der Fehlermodi ist Voraussetzung für die Planung effektiver Eindämmungsmaßnahmen.

Lektion 1 • Rahmenwerk zur Technologieauswahl

Wendet eine strukturierte Entscheidungsmatrix an, die Dauer, Leistung, Zyklushäufigkeit und Standortbeschränkungen zur Auswahl der Speichertechnologie verwendet. Verbindet Anwendungsanforderungen mit den zuvor behandelten Technologiekompromissen.

Lektion 2 • Last- und Ressourcenanalyse

Behandelt die Analyse von Intervallzählerdaten, Lastprofiling und die Prognose der Erzeugung erneuerbarer Energien als Eingaben für die Speicherdimensionierung. Eine genaue Lastcharakterisierung verhindert Unter- oder Überdimensionierung.

Lektion 3 • Entwurfsdokumentation und -prüfung

Behandelt Einlinienschaltbilder, Spezifikationen der Betriebsmittel und Prozesse zur Entwurfsprüfung, die für die Projektgenehmigung erforderlich sind. Eine vollständige Dokumentation ist für Genehmigung, Beschaffung und Bau unerlässlich.

Lektion 4 • Systemdimensionierung und -konfiguration

Demonstriert Energie- und Leistungsdimensionierungsberechnungen, Strangkonfiguration und Nachrüstungsplanung für Batteriesysteme. Die ordnungsgemäße Dimensionierung stellt sicher, dass die Leistungsgarantien über die Projektlaufzeit eingehalten werden.

Lektion 1 • Anreiz- und Politikumfeld

Bespricht Steuergutschriften für Investitionen, Zuschüsse, Beschaffungsmandate und speicherspezifische Politikinstrumente, die die Projektökonomie beeinflussen. Kenntnis des politischen Umfelds ist wesentlich für eine genaue Finanzmodellierung.

Lektion 2 • Projektentwicklungsablauf

Zeichnet die Entwicklungssequenz von der Standortidentifikation über den Netzzugang, die Genehmigung bis zum Finanzierungsabschluss nach. Das Verständnis des Ablaufs verhindert kostspielige Planungsfehler.

Lektion 3 • Finanzmodellierung für Speicherprojekte

Erstellt Modelle für Stromgestehungskosten, NPV und IRR unter Einbeziehung von Kapitalkosten, Degradation und Erlösunsicherheit. Finanzmodelle sind das primäre Werkzeug für Investitionsentscheidungen.

Lektion 4 • Teilnahme am Großhandelsmarkt

Erläutert, wie Speicheranlagen an den von Netzbetreibern betriebenen Energie-, Kapazitäts- und Systemdienstleistungsmärkten teilnehmen. Marktregeln bestimmen direkt die Einsatzstrategie und die Erlöserzielung.