Energiespeichersystem ist ein Grundpfeiler für die Weiterentwicklung neuer Energiequellen. Die Nutzung erneuerbarer Ressourcen wie Wind- und Solarenergie weist erhebliche Schwankungen bei der Erzeugung auf und stellt die Aufrechterhaltung des empfindlichen Gleichgewichts zwischen Stromangebot und -nachfrage, das für die Netzsicherheit unerlässlich ist, vor Herausforderungen. Folglich erweist sich die Integration von Energiespeichern als zentrale Lösung zur flexiblen Regulierung der Energielandschaft.

Strom mit seinem momentanen Verbrauch erfordert eine genaue Abstimmung zwischen Erzeugung und Verbrauch, um die Netzstabilität aufrechtzuerhalten. Prognosen der EIA deuten darauf hin, dass Wind- und Solarenergie bis 2050 72 % der erneuerbaren Energieerzeugung ausmachen werden, was einer Verdopplung ihres Anteils gegenüber 2020 entspricht. Im Gegensatz zu herkömmlichen fossilen Brennstoffquellen mit robuster Einstellbarkeit weisen Wind- und Solarenergie Eigenschaften wie geringe Trägheit und niedrige Energiekosten auf Dämpfung und schwache Spannungsunterstützung führen zu erheblichen Schwankungen, die den Spagat zwischen Erzeugung und Verbrauch erschweren. Folglich wird überschüssige Energie häufig verschwendet, was zu Phänomenen wie „Einschränkungen“ führt. Allein in China kam es im Jahr 2023 zu einer Kürzung der Wind- und Solarenergie in Höhe von über 300 Milliarden Kilowattstunden, was einem Wert von über 100 Milliarden Yuan entspricht. Der Einsatz von Energiespeichern bietet eine perfekte Lösung für dieses Problem: Überschüssiger Strom während Spitzenerzeugungszeiten kann gespeichert und gespeicherte Energie kann während Spitzenverbrauchszeiten freigesetzt werden, wodurch eine Echtzeit-Energieanpassung und Netzstabilität gewährleistet werden.

Unter den verschiedenen Energiespeichertechnologien ist der Lithium-Ionen-Batteriespeicher führend bei der Kommerzialisierung. Elektrochemische Speichersysteme auf Basis von Lithium-Ionen-Batterien stellen den größten Anteil moderner Energiespeicherlösungen dar und bestehen aus Batteriepacks, Batteriemanagementsystemen (BMS), Energiemanagementsystemen (EMS), Energiespeicherkonvertern (PCS) und anderen elektrischen Komponenten. Batteriepacks dienen als primäre Energiespeichereinheiten, während BMS Batterien überwacht, bewertet, schützt und ausbalanciert. EMS übernimmt die Datenerfassung, Netzwerküberwachung und Energieplanung, während PCS die bidirektionale Umwandlung zwischen Wechselstrom und Gleichstrom ermöglicht und die Lade- und Entladevorgänge der Batterie steuert. Da die Batteriekosten über 60 % der Gesamtkostenstruktur ausmachen und die PCS-Kosten etwa 10 % ausmachen, hat sich der Lithium-Ionen-Batteriespeicher als die am weitesten verbreitete und ausgereifteste Energiespeichertechnologie etabliert.

Lithium-Ionen-Batteriespeicher können in Lithiumeisenphosphat (LFP) und ternäre Lithiumbatteriesysteme eingeteilt werden. LFP-Batterien zeichnen sich durch ihre Sicherheit, hervorragende Leistung bei niedrigen Temperaturen, eine gute Zyklenlebensdauer und vergleichsweise geringere Kosten aus und stellen in China den wichtigsten technischen Weg für die Energiespeicherung in Lithiumbatterien dar. Unterdessen halten ternäre Lithiumbatterien, die für ihre hohe Energiedichte, ihren geringen Platzbedarf und ihre frühen Entwicklungsvorteile bekannt sind, in Regionen wie Europa und den Vereinigten Staaten immer noch einen erheblichen Marktanteil.

Die globale Energiespeicherlandschaft verzeichnet neben Installationen im Privathaushaltsmaßstab in Europa einen Anstieg von Installationen im Versorgungsmaßstab in China und den Vereinigten Staaten. Im Jahr 2022 erreichte der globale Energiespeichermarkt 50 GWh, wobei die USA, Europa, der Nahe Osten und Afrika (EMEA) sowie China bedeutende Anteile ausmachen. Bis 2026 werden sich diese Anteile voraussichtlich verschieben, wobei die USA, China und die EMEA-Region die größten Beitragszahler sein werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Energiespeicherbranche von entscheidender Bedeutung für die Bewältigung der Schwankungen erneuerbarer Energiequellen und die Gewährleistung der Netzstabilität ist. Da sich die Lithium-Ionen-Batterietechnologie weiterentwickelt und die Kosten sinken, werden Energiespeicherlösungen eine immer wichtigere Rolle bei der Gestaltung einer nachhaltigen und zuverlässigen Energiezukunft spielen.