Die Medien überbieten sich mit Prognosen und Berichten über Gigawattstunden an Batteriespeichern, die das Netz vor den Schwankungen erneuerbarer Energien schützen sollen. Nur selten wird jedoch erklärt, was tatsächlich über ihren Nutzen entscheidet und worum es dabei überhaupt geht. Tatsächlich steckt hinter jedem Megawatt Leistung in einem Container nicht nur Elektrochemie, sondern ein komplexes System, zu dessen unverzichtbaren Bestandteilen ein zuverlässiges Nervensystem aus industrieller SCADA-Automatisierung, Steuerung und Echtzeit-Telemetrie gehört. Aber beginnen wir von vorne.

Über Jahrzehnte funktionierte das Stromsystem relativ einfach. Auf der einen Seite standen systemrelevante Stromerzeuger – Kraftwerke und Heizkraftwerke unterschiedlicher Art und Größe – und auf der anderen Seite die Verbraucher, ebenfalls in verschiedenen Kategorien: von großen Industrieanlagen über mittelständische Industriebetriebe sowie große Handels-, Büro- und Hotelobjekte bis hin zu privaten Verbrauchern und Haushalten. Die meisten Kraftwerke und Heizkraftwerke waren konventionelle Anlagen, deren Energie durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wurde. Solange CO2-Emissionen nicht streng überwacht wurden, waren die Brennstofflager dieser Kraftwerke gut gefüllt. Auch andere technische Hindernisse spielten keine wesentliche Rolle, sodass ihre Stromerzeugung sehr stabil und vorhersehbar war. Die energetische Gleichung war einfach: Die Stromerzeugung deckt den momentanen Verbrauch – Erzeugung = Verbrauch. Eine Seite der Energiebilanz erzeugte und verkaufte Strom stabil und vorhersehbar, die andere verbrauchte und kaufte ihn etwas weniger stabil, aber dennoch relativ gut vorhersehbar. Die gesamte Verantwortung für den stabilen Betrieb des Systems und damit für das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage lag bei den Erzeugern und Übertragungsnetzbetreibern.

Meistens funktionierte das gut, manchmal jedoch weniger gut. Daher stammen auch die aus älteren Filmen und Publikationen bekannten sogenannten „Versorgungsstufen“, die dann eingeführt wurden, wenn die Erzeuger den Bedarf großer Verbraucher nicht mehr decken konnten und diese zu einer Reduzierung ihres Stromverbrauchs bewegen mussten. Nach Angaben des Instituts für Umweltschutz entfiel die Stromerzeugung in Polen im Jahr 1990 auf:

  • Kohle: ca. 76,8 %
  • Erdöl: 14,8 %
  • Erdgas: 8,9 %
  • iokraftstoffe und erneuerbare Energien: 3,9 %.

Abbildung 1. Gleichgewicht im historischen Stromsystem – die Erzeugung entspricht dem Verbrauch. Abbildung mithilfe künstlicher Intelligenz erstellt.

Elektroenergiesystem: Veränderungen sind eingetreten

Heute sieht die Situation völlig anders aus. Dies lässt sich beispielsweise anhand der Erzeugungsprofile und Erzeugungsarten erkennen, die vom polnischen Übertragungsnetzbetreiber PSE (Portal der Polskie Sieci Elektroenergetyczne – Systemdaten, Stand 26.08.2026, auf eine Dezimalstelle gerundet.) für August 2026 veröffentlicht wurden.

  • Kohle, Erdöl und Gas zusammen: 42,4 %
  • Wasserkraftwerke: 0,3 %
  • Onshore-Windkraftanlagen: 4,3 %
  • Offshore-Windkraftanlagen: 0,2 %
  • Photovoltaik: 52,8 %

Nicht nur das Erzeugungsprofil hat sich verändert. Auch das Verhalten der Verbraucher hat sich deutlich gewandelt. Viele von ihnen sind inzwischen selbst lokale Stromerzeuger geworden – Produzent + Konsument = Prosumer – und Energie fließt heute in unterschiedliche Richtungen und nicht mehr ausschließlich vom Erzeuger zum Verbraucher. Das System ist gewachsen, die Zahl der Energiequellen hat zugenommen und ihre Charakteristik ist weniger stabil geworden. Das Verhalten von Windkraft- und Photovoltaikanlagen lässt sich mit guten Wetterprognosen zwar vorhersagen. Gleichzeitig ist jedoch klar, dass Photovoltaikanlagen nach Sonnenuntergang keinen Strom erzeugen und Windkraftanlagen an sonnigen, windstillen Tagen ebenfalls nicht zur Verfügung stehen. Unter diesen Bedingungen ist es deutlich schwieriger, das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage aufrechtzuerhalten und damit einen stabilen Betrieb des gesamten Systems sicherzustellen.

Abbildung 2. Instabiles Gleichgewicht in einem komplexen Energiemarkt. Abbildung mithilfe künstlicher Intelligenz erstellt.

Wenn es darum geht, Angebot und Nachfrage auf einem Markt ins Gleichgewicht zu bringen, ist ein guter Speicher eine äußerst hilfreiche Lösung. Wenn ein Landwirt zu viele Äpfel produziert hat und gerade keinen Käufer dafür findet, sucht er nach einem geeigneten Lager, in dem die Äpfel aufbewahrt werden können, bis die Nachfrage steigt. So verliert er weder seine Ware noch sein Geld. Wenn ein Kunde später Äpfel kaufen möchte, stehen sie weiterhin zur Verfügung. Natürlich kostet die Lagerung Geld.

Auf dem Energiemarkt funktioniert es ähnlich. Es gibt Speicher, die speziell zur Speicherung elektrischer Energie eingesetzt werden. Energie lässt sich auf unterschiedliche Weise speichern:

  • in Form potenzieller Energie, beispielsweise indem bei einem Energieüberschuss eine große Masse angehoben und bei einem Energiemangel wieder abgesenkt wird, um Strom zu erzeugen. Häufig handelt es sich bei dieser Masse um Wasser – in diesem Fall sprechen wir von Pumpspeicherkraftwerken,
  • in Form kinetischer Energie, indem bei einem Energieüberschuss eine Masse beschleunigt und die gespeicherte Energie später durch deren Abbremsen zurückgewonnen wird. Nach diesem Prinzip funktionieren kinetische Energiespeicher, auch Schwungradspeicher genannt,
  • in gewisser Weise auch durch das Erwärmen eines Materials. Allerdings ist es schwierig, diese gespeicherte Wärme anschließend wieder in elektrische Energie umzuwandeln,
  • in Form chemischer Bindungsenergie – entweder in Elementen wie Wasserstoff in Verbindung mit Brennstoffzellen oder, wesentlich häufiger, in Komponenten, die als Batterien bezeichnet werden.

Der letztgenannte Mechanismus ist heute am weitesten verbreitet. Seit vielen Jahren speichern wir elektrische Energie auf diese Weise, beispielsweise zum Starten von Fahrzeugen mithilfe von Akkumulatoren – auch wenn sich manche von uns noch an manuelle Starter bei Motorrädern und Autos erinnern – oder zur Versorgung tragbarer Geräte, von Taschenlampen, Taschenrechnern und Radios bis hin zu heutigen Smartphones, Tablets, Uhren, Kopfhörern und tragbaren Lautsprechern. Seit etwa 2009, mit der ersten Generation des Nissan Leaf, werden Batterien außerdem zur Versorgung elektrischer Fahrzeuge eingesetzt. Heute betrifft dies nahezu alle Fahrzeugklassen: vom Pkw über Lieferfahrzeuge und Busse bis hin zu Lastkraftwagen und Spezialfahrzeugen. Batterien beziehungsweise Akkumulatoren unterscheiden sich hinsichtlich ihrer elektrochemischen Prozesse und eingesetzten Materialtechnologien. Blei-Säure-Batterien sind weiterhin sehr weit verbreitet und dominieren in verschiedenen Ausführungen beispielsweise nach wie vor im Automobilbereich. Gleichzeitig ist längst allgemein bekannt, dass in tragbaren Geräten und Elektrofahrzeugen aufgrund des deutlich besseren Verhältnisses von Speicherkapazität zu Größe und Gewicht andere Technologien vorherrschen. Dazu gehören insbesondere NMC und LFP. In jüngster Zeit wird außerdem zunehmend über Natrium-Ionen-Batterien sowie Festkörperelektrolyte gesprochen. In den vergangenen zehn Jahren haben sich die technologischen Eigenschaften von Batterien erheblich verbessert. Dazu gehören unter anderem die Zahl der Ladezyklen, die thermischen Eigenschaften sowie die Verfügbarkeit unterschiedlicher Bauformen und Größen. Gleichzeitig sind die Preise kontinuierlich gesunken. Dadurch sind Batterien auch für den Aufbau großer Systeme, die mit Stromnetzen zusammenarbeiten können, zu einer attraktiven Alternative geworden.

Abbildung 3. Energiespeicher als Unterstützung der Stabilität in einem komplexen Energiemarkt. Abbildung mithilfe künstlicher Intelligenz erstellt.

Es ist leicht nachvollziehbar, dass ein solcher Energiespeicher wesentlich zur Stabilisierung des Stromsystems beitragen kann. Vereinfacht gesagt kann er überschüssige Energie sehr schnell aufnehmen und zum Laden nutzen. Fehlt dagegen Energie im System, kann er sich entladen und diese Energie wieder zur Verfügung stellen. In unserem Beispiel mit der Waage aus der vorherigen Abbildung übernimmt er gewissermaßen die Rolle eines Stoßdämpfers – sowohl auf Seiten der Erzeuger als auch auf Seiten der Verbraucher. Dadurch erhalten Betreiber und Marktteilnehmer im Strommarkt ein neues Instrument: das Battery Energy Storage System, kurz BESS.

Was ist ein BESS wirklich?

Wie der Name bereits sagt, handelt es sich bei einem BESS um ein System – nicht um ein einzelnes Gerät und auch nicht lediglich um eine Sammlung einzelner Geräte. Es gibt keinen einheitlichen Marktstandard für den Aufbau eines BESS. Dennoch weisen solche Anlagen, die häufig auch als Batterieparks bezeichnet werden, zahlreiche gemeinsame Komponenten auf. Abhängig von der konkreten Ausführung können sie sich hinsichtlich Leistung, Aussehen, Standort und Funktion unterscheiden. Betrachten wir zunächst das vereinfachte Schema in der folgenden Abbildung.

Abbildung 4. Vereinfachter BESS-Park. Abbildung mithilfe künstlicher Intelligenz erstellt.

Die zentralen Komponenten der meisten BESS-Parks sind Container. In ihnen befinden sich in der Regel Batteriemodule, die in sogenannten Batterieracks installiert sind. Die Module ähneln häufig einschiebbaren Kassetten mit elektrischen Anschlüssen und Kommunikationsschnittstellen an der Frontseite. Im Inneren befinden sich Pakete aus Batteriezellen sowie ein BMS, also ein Battery Management System. Dieses ist für die Verwaltung und den Schutz des jeweiligen Batteriepakets sowie für dessen Kommunikation mit der Außenwelt verantwortlich. Es lohnt sich, diese Terminologie zu kennen, da Begriffe wie Rack, Modul und Zelle häufig verwechselt oder synonym verwendet werden, was zu Missverständnissen führen kann. Die Zellpakete innerhalb der Module sowie die Module selbst werden in Reihen- und Parallelschaltungen miteinander verbunden, um die gewünschte Ausgangsspannung und den erforderlichen Gesamtstrom zu erreichen.

Abbildung 5. Container, Rack, Modul und Zelle – Terminologie in Batteriesystemen. Abbildung mithilfe künstlicher Intelligenz erstellt.

Batterien sind Komponenten zur Speicherung elektrischer Energie in Form von Gleichstrom. Eine typische Haushaltsbatterie verfügt – ebenso wie ein Batteriemodul – über eindeutig gekennzeichnete Plus- und Minuspole. Dabei handelt es sich um Gleichstrom beziehungsweise Direct Current, kurz DC. Das Stromnetz verwendet dagegen Wechselstrom, also einen sinusförmig wechselnden Strom – Alternating Current, kurz AC. Um beide Seiten miteinander zu verbinden, wird ein Gerät benötigt, das den Gleichstrom mit Plus- und Minuspolen in eine 50-Hz-Sinusspannung umwandelt. Diese Aufgabe übernehmen sogenannte PCS, also Power Conversion Systems. Während des Ladevorgangs entnimmt ein solcher leistungselektronischer Umrichter Energie aus dem dreiphasigen Wechselstromnetz und lädt als gesteuerter Gleichrichter damit die Zellen in den Batteriemodulen. Beim Entladen der Batterie erfolgt der umgekehrte Prozess: Das System entnimmt Gleichstrom aus der Batterie und wandelt ihn als Wechselrichter in Wechselstrom um. Aus technischer Sicht handelt es sich dabei um einen Vierquadranten-Leistungsumrichter. Bei modernen Umrichtern ist die Energiequalität sowohl auf der DC- als auch auf der AC-Seite sehr hoch. Der Wirkungsgrad solcher Systeme liegt häufig bei über 98 %. In der Regel arbeitet ein einzelnes PCS für eine gesamte Gruppe von Batteriemodulen.

Im nächsten Schritt muss die Energie einzelner PCUs zu größeren Gruppen zusammengeführt werden. Gleichzeitig müssen die Ausgangsspannungen der Wechselrichter an die im jeweiligen Stromsystem üblichen Netzspannungen angepasst werden. Hinter einem typischen PCU befindet sich deshalb ein Transformator, häufig mit zwei Primärwicklungen, an die ein oder mehrere PCUs angeschlossen sind. Die Sekundärseiten dieser Transformatoren führen zu Schaltanlagen, häufig auf Mittelspannungsebene. Mittelspannung ist zwar ein älterer, aber weiterhin häufig verwendeter Begriff. In Polen liegen typische Spannungsniveaus beispielsweise bei 15 kV und 20 kV. Abhängig von der Leistung des Systems wird der Transformator über entsprechende Schaltanlagen mit dem lokalen Stromnetz verbunden. Bei großen BESS-Parks kann die Spannung anschließend durch einen Hochspannungstransformator noch einmal erhöht werden. Natürlich befinden sich an zahlreichen Stellen innerhalb dieses komplexen Systems Messgeräte und Messsysteme – sowohl auf der Gleichstrom- als auch auf der Wechselstromseite. Hinzu kommen Stromzähler zwischen dem Batteriepark und dem Stromnetz, die der abschließenden energiewirtschaftlichen Abrechnung dienen.

Der Batteriepark wird durch mehrere zusätzliche Systeme ergänzt.

Eine wichtige Rolle in der internen Energiebilanz des Parks spielt das Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem, also HVAC – Heating, Ventilation and Air Conditioning. Batterien erwärmen sich bei intensiver Nutzung. Das kennt jeder Smartphone-Nutzer. Entsprechend müssen Batteriemodule an heißen Tagen gekühlt werden. Auf der anderen Seite können Batterien bei sehr niedrigen Temperaturen nicht oder insbesondere nicht mit voller Leistung betrieben werden. In solchen Situationen müssen sie beheizt werden. Diese Aufgaben übernimmt das HVAC-System des Batterieparks. Ein solches System kann beträchtliche Dimensionen erreichen und selbst erhebliche elektrische Leistungen benötigen. Hinzu kommen Sicherheitssysteme – sowohl für die elektrische Sicherheit als auch für den Brandschutz.

An unterschiedlichen Punkten eines BESS-Parks kommen zahlreiche elektrische Schutzsysteme verschiedener Art zum Einsatz. Beim Brandschutz werden abhängig vom jeweiligen Hersteller unterschiedliche Technologien eingesetzt. Typischerweise finden sich jedoch zahlreiche Rauch-, Feuer- und Temperatursensoren sowie Löschsysteme und Brandschutzbarrieren. Auch entsprechende technische Abstände zwischen den Komponenten müssen eingehalten werden. Diese sind einerseits für die interne Logistik erforderlich, da es sich um schwere und schwierig zu transportierende Komponenten handelt, andererseits aus Sicherheitsgründen und um einen einfachen Zugang zu den wichtigsten Komponenten des Parks zu gewährleisten. Wie man sich leicht vorstellen kann, entstehen in einem solchen Batteriepark enorme Datenmengen: Messdaten, Kommunikationsdaten, Informationen über den Status und Zustand der Geräte sowie eine sehr große Anzahl elektrischer Messwerte. Die Steuerung und das Management eines derart komplexen Systems sind eine verantwortungsvolle und anspruchsvolle Aufgabe. Daher ist es besonders wichtig, auf einen vertrauenswürdigen Partner zurückgreifen zu können. Auf der Ebene des gesamten Parks erfolgt das Management über Park Controller, die häufig auch die Funktion eines EMS – Energy Management System beziehungsweise Energiemanagementsystems – übernehmen. Dieses Thema behandeln wir in einem separaten Artikel.

Ein gut konzipiertes und professionell betriebenes BESS benötigt nicht nur die richtige Technologie, sondern auch einen Partner, der Energietechnik, Automatisierung, Daten und IT-Systeme zu einem funktionierenden Gesamtsystem verbinden kann.
Bei ConnectPoint realisieren wir Projekte mit einem vergleichbaren Charakter. Auf Grundlage unserer internationalen Erfahrung sehen wir im Management von BESS-Systemen ein enormes Potenzial.