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Mikronetz-Energiespeichersystem (Microgrid BESS): Wie Hybrid-Mikronetze Verfuegbarkeit und Wirtschaftlichkeit liefern

Microgrid energy storage system architecture with battery and EMS

Ein Mikronetz-Energiespeichersystem (Microgrid BESS mit EMS) ist die Batterie- und Steuerungsebene innerhalb eines Mikronetzes – eines lokalen Stromsystems, das netzparallel oder im Inselbetrieb arbeiten kann und typischerweise PV, ein Dieselaggregat und das Versorgungsnetz koordiniert -, um den gesamten Standort disponierbar, stabil und auf Versorgungskontinuitaet ausgelegt zu machen. Anders gesagt: Es ist der Teil, der das Mikronetz reibungslos laufen laesst, egal welche Energiequelle verfuegbar ist, Spannung und Frequenz unter Kontrolle haelt und Stoerungen ohne Versorgungsunterbrechung umschalten oder ueberbruecken kann.

Was ein Mikronetz-Energiespeichersystem umfasst

Ein praxisnahes Mikronetz-Energiespeichersystem ist ein Control-Stack, nicht „nur eine Batterie“:

BESS (Batterie): Energiespeicherpuffer + schnelle Leistungsbereitstellung

PCS/Wechselrichter: netzbildende / netzgefuehrte Regelung je nach Auslegung

Mikronetz-EMS/Controller: Dispatch-Logik zur Koordination von Netz, PV, Aggregat und BESS

Schalten & Schutz: ATS/STS-Strategie, Schutzrelais, Messung; haeufig erforderlich fuer Kontinuitaetsziele

In realen Projekten (insbesondere bei schwachen Netzen oder begrenztem Netzanschluss) ist das BESS die Komponente, die den notwendigen Spielraum liefert, um den AC-Bus stabil und beherrschbar zu halten.

Warum BESS in Hybrid-Mikronetzen unverzichtbar ist

PV + BESS: PV-Verfuegbarkeit bei Netzproblemen (hochlevelig, aber real)

In vielen Anlagen – besonders bei aelteren AC-gekoppelten PV-Systemen – haengt die PV-Einspeisung von einer stabilen Spannungs-/Frequenzreferenz ab. Wenn das Netz instabil ist oder verschwindet, kann PV abregeln oder abschalten. Das Ergebnis ist simpel: Netzprobleme werden zu PV-Ausfallzeit.

Ein Mikronetz mit BESS + Controller ist so ausgelegt, dass der AC-Bus innerhalb zulaessiger Grenzen bleibt. Dadurch bleibt PV auch waehrend Netzereignissen nutzbar – statt „installiert, aber nicht verfuegbar“.

Diesel + BESS: Mindestlast-Disziplin und der optimale Betriebspunkt des Aggregats

Dieselaggregate laufen ungern mit sehr geringer Last oder stark schwankender Last. In der Praxis zielen viele Betreiber auf einen guenstigeren Bereich, in dem die Kraftstoffeffizienz besser ist – oft um ~70% der Nennleistung (projektspezifisch, aber in der Tendenz konsistent).

BESS + EMS ermoeglicht dieses Verhalten, indem es die vom Aggregat gesehene Netto-Last formt:

laden, wenn die Standortlast zu niedrig ist (ineffizienten Niedriglastbetrieb vermeiden)

entladen bei Spitzen/Lastspruengen (Ueberlast vermeiden und Transientenstress reduzieren)

Das ist der Kerngrund, warum dieselbasierte Hybrid-Mikronetze Batterien einsetzen, selbst wenn bereits ein Aggregat vorhanden ist: Kontrolle der Betriebsbedingungen, nicht nur Backup-Energie.

Schwaches Netz / begrenzter Netzanschluss: EMS + BESS ist der Dispatch-Antrieb

Wenn die Netzqualitaet schlecht ist oder der Netzanschluss begrenzt ist, entsteht der Nutzen durch Dispatch:

Spannung/Frequenz waehrend Stoerungen stabilisieren

Spitzen managen und Quellenprioritaeten umsetzen

SOC-Reserve gemaess Kontinuitaetsstrategie halten

Hier wird aus einem Mikronetz ein engineered System statt nur eine Ansammlung von Komponenten.

Wie das EMS in Hybrid-Mikronetzen dispatcht (regelbasiert und ROI-wirksam)

Ein Hybrid-Mikronetz-EMS kann Optimierung, regelbasierte Steuerung oder beides nutzen. Fuer viele Industriestandorte ist regelbasierter Dispatch leichter zu validieren, zu betreiben und zu warten.

Praktische Regelbasis (High Level)

Netz stabil: PV priorisieren, BESS fuer Glattstellung/Peak-Shaving und SOC-Regelung nutzen, Aggregat auslassen, sofern nicht erforderlich.

Netz schwach/unzuverlaessig: BESS stabilisiert den Bus; PV bleibt online, wenn die Referenz gehalten wird; Aggregat nur bei anhaltendem Defizit starten oder wenn SOC die Reserve-Schwelle erreicht.

Diesel-Hybridbetrieb: effizienten Aggregatbereich anstreben (wenn passend oft nahe ~70% Nennleistung); BESS bei niedriger Last laden, bei Spitzen/Lastspruengen entladen.

Reservepolitik: SOC-Reserve fuer Ride-through und kritische Lasten vor wirtschaftlicher Optimierung schuetzen.

Genau aus dieser Dispatch-Disziplin kommt der ROI typischerweise: stabiler Betrieb, weniger PV-Abschaltungen, geringerer Kraftstoffverbrauch und weniger Downtime-Risiko.

Nahtloses Umschalten: Backup vs. Kontinuitaet (entscheidende Zahlen)

Nicht jeder Standort braucht „0 Unterbrechung“, aber Kauefer sollten die Abstufung verstehen:

Microgrid energy management system for intelligent power control

Der richtige Ansatz ist meist lastsegmentiert: kritische Lasten erhalten schnelle/unterbrechungsfreie Kontinuitaet; der Rest kann langsameres Backup akzeptieren.

Dimensionierung: Das Missverstaendnis, das Mikronetz-Designs scheitern laesst

Ein haeufiges Missverstaendnis lautet: „Wenn meine Last X kW betraegt, sollte ich die BESS-Leistung auf X kW auslegen.“

Das scheitert in der industriellen Praxis oft, weil:

Leistungsfaktor (PF) bedeutet: kW != kVA

induktive Lasten (Motoren, Kompressoren, Pumpen) erzeugen Spruenge/Anlaufstroeme

Mikronetze benoetigen Regelreserve fuer die Bus-Stabilitaet

Praktisches Prinzip: BESS-Leistung mit Redundanz/Reserve auslegen, nicht auf perfekte 1:1-Anpassung.


FFD POWER Loesungsvorstellung: 500 kW / 1044 kWh vollhybrides Mikronetz (400 V)

FFD POWERs typisches Mikronetz-Angebot ist eine vollhybride Vorlage, ausgelegt fuer Standorte, die sowohl wirtschaftlichen Dispatch als auch Kontinuitaet ueber mehrere Quellen benoetigen.

Referenzkonfiguration

Typ: Netz + PV + Aggregat + BESS (vollhybrid)

Leistung/Groesse: 500 kW / 1044 kWh

AC-Bus: 400 V

Integrationselemente (falls erforderlich): Trenntransformator, STS fuer schnellen Transfer kritischer Lasten (20 ms)

Alternative Kontinuitaetsoptionen in dieser Konfiguration

Online-USV (0 ms) als Loesungsklasse fuer die empfindlichsten Lasten (z.B. Rechenzentren, SPS-gesteuerte Produktionslinien, Medizintechnik) – oft als eigene Kontinuitaetsstufe, nicht als Ersatz fuer ein Hybrid-Mikronetz.

Empfohlene weiterfuehrende Themen

  • Mikronetz-Batteriedimensionierung (kW/kWh + PF + induktive Lasten)

    Diesel-Hybrid-Mikronetz mit BESS (Mindestlast + Sweet-Spot-Strategie)

    Solar-Mikronetz-Batteriespeicher (PV-Verfuegbarkeit, AC- vs. DC-Kopplung)

    Mikronetz-Backup vs. nahtloser Uebergang (STS vs. Online-USV)

    EMS-Dispatch-Logik im Hybrid-Mikronetz (Reserve + Prioritaeten)

    Beispielseite einer FFD POWER Loesung

FAQ

Was ist ein Mikronetz-Energiespeichersystem?
Ein System aus BESS, PCS und EMS/Controller, das den Standortbus stabilisiert und Netz/PV/Aggregat/BESS fuer Zuverlaessigkeit und Wirtschaftlichkeit dispatcht.

Wie schnell kann die Umschaltung in einem Mikronetz sein?
Abhaengig vom Design: ATS arbeitet im Sekundenbereich, STS kann bei 50 Hz ~20 ms betragen und eine Online-USV liefert 0 ms fuer extrem empfindliche Lasten.

Warum BESS-Leistung nicht gleich der Last auslegen?
Weil PF, induktive Lasten und Stabilitaetsreserve oft kVA-/Transienten-Headroom ueber die stationaere kW-Last hinaus erfordern.

Sind Sie bereit?

Wir sind bereit zur Zusammenarbeit und zur Förderung von Innovationen im Bereich der Energiespeicherung.