Stabile und effiziente Energieversorgung

Mit zunehmendem Anteil der erneuerbaren Energie an der erzeugten Gesamtenergie steigen auch die Anforderungen, Schwankungen in der Stromerzeugung und dem Energieverbrauch auszugleichen. Ein Problem der erneuerbaren Energien ist, dass sie nicht ständig verfügbar sind. Um sie dennoch in den Regelenergiemarkt einbinden zu können, sind leistungsfähige Energiespeicher unerlässlich. Nur so lässt sich die Energieversorgung stabil halten.

Weiterführende Informationen

Einsatzgebiete von Batterieenergie-Speichersystemen

Typen von Energie-Speichersystemen

So unterschiedlich die Speicheraufgaben - von Sekunden bis Monaten - und die Speicherleistungen - von kW bis GW - sind, so unterschiedlich sind die Speichertechnologien, die am Markt eingeführt oder in der Entwicklung sind. Am weitesten verbreitet sind Batterieenergie-Speichersysteme (BESS) mit Blei-, NaS-, Redox-Flow oder Li-Ionen-Akkumulatoren. Diese Systeme sind in der Lage, Leistungen von einigen kW bis mehreren MW für mehrere Stunden zu puffern. Ihre Einsatzgebiete sind dadurch weit und reichen vom Haushalt über die kommerzielle und industrielle Nutzung bis zum Einsatz bei Energieversorgern.

Leistungsfähige Batteriespeicher können helfen, das Stromnetz zu stabilisieren, indem sie Blindleistung und Blindleistungskompensation sowie Kurzschlussleistung (Fault-Ride-Through) bereitstellen. Durch Ein- und Ausspeichern von Wirkleistung tragen sie auch dazu bei, dass die Spannung gehalten wird. Solche Speicher eignen sich zur Integration auf der Verteilersystemebene und ermöglichen beispielsweise integrierte Lösungen, um die Netze von Windkraftanlagen oder Solaranlagen parallel zu koppeln. In innovativen Systemen, beispielsweise zur Stützung von Microgrids, sind z. B. auch unterschiedliche Batterietechnologien mit Mehrschichtkondensator-Speicher kombiniert, um im Kurzzeitbereich besonders hohe Energiemengen abgeben zu können.

300 kW/150 kWh Hybrid-Energiespeichersystem

Leistungshalbleiter in Energiespeichern

An die Speichersysteme werden steigende Anforderungen an den Wirkungsgrad sowie an Robustheit und Zuverlässigkeit gestellt. Die Anschaffungs- und Betriebskosten sollen außerdem niedrig sein. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Leistungshalbleiter und an die Aufbau- und Verbindungstechnik der Leistungsmodule.

Mit der Entwicklung von BESS mit immer größerer Leistung steigen die Anforderungen an höchstzulässige Ströme und Spannungen von Dioden- und Leistungstransistormodulen. Niedrige Durchlass- und Schaltverluste sind mit zwei Vorteilen verbunden: Der Anlagenwirkungsgrad erhöht sich und Verlustwärme kann einfacher abgeführt werden. Infrastrukturkosten für die Speicherstationen können gesenkt werden, wenn die Aufbau- und Verbindungstechnik der Leistungshalbleiter hohen Anforderungen hinsichtlich möglicher klimatischer Einsatzbedingungen genügt.

Langjährige Erfahrung bei Energiespeichern

SEMIKRON besitzt langjährige Erfahrungen bei Leistungsmodulen für die unterschiedlichsten Energiespeicher zwischen wenigen kW und mehreren MW.
Mit modernen Leistungshalbleitern kann Strom netzfreundlich entnommen und der Einspeisestrom bedarfsgerecht geregelt werden . Hohe mögliche Schaltfrequenzen mit neuesten Halbleiterchips aus Silizium oder Siliziumkarbid oder speziellen Modultopologien tragen hierzu bei und ermöglichen den Einsatz platzsparender passiver Komponenten.

Schlüsselkomponenten künftiger Energiespeicher

Leistungselektronik ist eine Schlüsseltechnologie, die eine Speicherung von elektrischer Energie mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht. Energiespeicher sollen 20 Jahre lang zuverlässig und sicher arbeiten. Leistungshalbleitermodule müssen deshalb beispielsweise niedrige Verluste und höchste Zuverlässigkeit in einem weiten Temperaturbereich aufweisen, und dies bei möglichst niedrigen Kosten.

SEMIKRON wendet in Leistungsmodulen Aufbau- und Verbindungstechnologien mit Löt-, Sinter-, Druck- oder Federkontakten an, die die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Robustheit beim Einsatz in BESS in idealer Weise erfüllen. Es stehen konventionelle IGBT-Module, SKiiP-IPM, Leistungsmodule mit Dioden und Thyristoren, diskrete Halbleiter sowie montierte und geprüfte Leistungsbaugruppen zur Verfügung.

Um Abmessungen, Gewicht und Kosten von Netzfiltern und Übertragern zu reduzieren sowie Netzrückwirkungen zu minimieren, werden möglichst hohe Taktfrequenzen angestrebt. SEMIKRON bietet hierfür 3-Level IGBT-Module in NPC- und TNPC-Topologie in den Produktgruppen SEMiX, SKiM und SEMITRANS bis zu großen Leistungen an. Mit ihnen können hohe Taktfrequenzen bei vergleichsweise niedrigen Schaltverlusten erzielt werden.

Um Baugruppen mit hohen Schaltfrequenzen zu realisieren, fertigt SEMIKRON Leistungsmodule mit schnellschaltenden Chips in Silizium- und Siliziumkarbidtechnologie.

SEMIKRON-Produkte für Energie-Speichersysteme