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Effiziente Batterie-Energiespeichersysteme für die Energiewende

Halbleiter sind für Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Batterie-Energiespeichersystemen (BESS) zuständig. Diese Systeme speichern elektrische Energie für die spätere Nutzung, gleichen Angebot und Nachfrage aus und sorgen für Netzstabilität.

Energieinfrastruktur
Netzinfrastruktur
Artikel

März 06, 2026

Erneuerbare Energien und Energiespeicher gehen Hand in Hand 

Das Stromnetz hat sich grundlegend verändert: von einer „Einbahnstraße“ vom Kraftwerk zu den industriellen Verbrauchern und Endkonsumenten hin zu einem hochkomplexen verteilten Netz mit verschiedenen Energieträgern und einem steigenden Anteil erneuerbarer Energien. 

Die aus erneuerbaren Energien gewonnene Elektrizität schwankt je nach Wetter, Jahreszeit und Tageszeit. Leistungsstarke Speicheranlagen sind eine Voraussetzung für den Erfolg der Energiewende und für eine Zukunft, in der Sonne und Wind die wichtigsten Stromquellen sind.

Batterie-Energiespeichersysteme puffern Leistungsschwankungen im Mix der erneuerbaren Energien, gleichen Angebot und Nachfrage aus und wirken Stromausfällen entgegen. 

Lösungen von Infineon spielen eine Schlüsselrolle in Energiespeichersystemen 

Infineon-Halbleiter spielen in vielen Bereichen eines Batterie-Energiespeichersystems eine wichtige Rolle. Sie übernehmen die Energieumwandlung und steuern das Batteriemanagement. Darüber hinaus unterstützen sie das Wärmemanagement (Heizen/Kühlen) und die automatische Temperaturregelung. Und sie sind für den Schutz und die Sicherheit der Batterie unverzichtbar.

Schauen wir uns das genauer an:

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Stromumwandlung 

Das Stromumwandlungssystem (in Englisch: Power Conversion System, kurz PCS) ist das Bindeglied zwischen dem Speicherelement, also den großen (Gleichstrom-)Batteriebänken, und dem (Wechselstrom-)Stromnetz. Es übernimmt die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und umgekehrt. So fließt bspw. elektrische Energie in die Batterien, um diese aufzuladen, oder Energie wird aus dem Batteriespeicher in Wechselstrom umgewandelt und in das Netz eingespeist. Je nach Funktionen oder Technologie kann zusätzlich eine bidirektionale Gleichstromumwandlung hinzukommen.

Die Energieeffizienz dieser Schaltvorgänge hängt in hohem Maße von Halbleitertechnologien ab. Unser umfassendes IGBT- und CoolSiC™-Power Portfolio mit Spannungsklassen von 650 V bis 3300 V deckt diese Anforderungen ideal ab.

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Batteriemanagement

Das Batteriemanagementsystem (BMS) ist eine Schlüsselkomponente in Energiespeichersystemen. Das gilt insbesondere für Li-Ionen-Batterien, die in Energiespeichersystemen weit verbreitet sind. Das BMS, ausgestattet mit integrierten Schaltkreisen (ICs), Sensoren und Mikrocontrollern für Systemsteuerung und Kommunikation, überwacht die Batterie, sorgt für einen sicheren Betrieb und verbessert die Leistung. Im Einzelnen sorgt es für den Zellenschutz, das Laden und Entladen, die Berechnung des Ladezustands einer Batterie, die Leistungsoptimierung und die Zustandsbewertung.

Unsere Mikrocontroller- und Sensortechnologien sind für diese spezifischen Aufgaben in Hochleistungsumgebungen optimiert.

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Schutz und Sicherheit 

Im Vergleich zu elektromechanischen Alternativen bieten auf unserem CoolSiC™ JFET basierende Halbleiterlösungen einen wirksameren Schutz vor Überstrom. XENSIV™ TCIx-Sensoren ermöglichen eine zuverlässige Erkennung von Wasserstoffgas (H2) und die frühzeitige Verfolgung thermischer Runaways.

Batterie‑Energiespeichersysteme sind heutzutage wichtige Teile des Stromnetzes und oft mit der Cloud verbunden. Dadurch steigt das Risiko von Cyberangriffen. Solche Angriffe können das Netz instabil machen oder zu Stromausfällen führen. Auf Basis des European Cyberresilience Acts müssen vernetzte Geräte, intelligente Haushaltsgeräte und wichtige Infrastruktursysteme bereits mit eingebautem Schutz gegen Cyberangriffe entwickelt werden. Es muss definierte Prozesse geben, um Schwachstellen zu finden und zu beheben. Diese Vorgaben gelten vollständig ab 2027.

Unsere in diesem Zusammenhang wichtigsten Produkte, wie sicherheitsoptimierte Mikrocontroller (z. B. die AURIX™ TC3/4x-Familie oder PSOC™ Control) und OPTIGA™-Sicherheitslösungen, bieten robuste Cybersicherheit durch geschützte Firmware, Kryptobeschleunigung, gesicherte Start- und Aktualisierungsmechanismen, PQC-Fähigkeit, gegenseitige Authentifizierung und Lockstep-Funktionssicherheit zur Abwehr von Fehlerinjektionsangriffen.

Erfahren Sie mehr zur Bedeutung der Cyber-Sicherheit

Vor oder hinter dem Zähler – Halbleiter sind überall wichtig 

Batterie-Energiespeichersysteme spielen an vielen Stellen der Energiekette eine Rolle: als große Speichersysteme, die viele Nutzer im Netz versorgen, oder als gekoppelte Systeme in Industrie und Haushalt. Hier wird die lokale Stromerzeugung aus Photovoltaik mit Speichern ergänzt. Unabhängig von der Größe dieser Systeme übernehmen Halbleiter auf allen Spannungsebenen wichtige Aufgaben.

Man unterscheidet grob zwei Klassen von Batterie-Energiespeichersystemen: 

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Energiespeicher „Vor dem Zähler“ 

  • Große Speichersysteme, die direkt an das Stromnetz angeschlossen sind
  • Stromversorgung aller Kunden, die von diesem Netz versorgt werden
  • Integration erneuerbarer Energien und Unterstützung der Netzstabilität und -zuverlässigkeit durch Frequenzregelung und Spannungssteuerung
  • Teilnahme an den Stromgroßhandelsmärkten

Energiespeicher „Hinter dem Zähler“ 

  • Kleinere Speichersysteme in Verbindung mit erneuerbaren Energiequellen vor Ort
  • Versorgung einzelner Gebäude mit Strom
  • Speicherung überschüssiger Solarenergie für die spätere Nutzung in der Nacht oder als Notstromversorgung
  • Einspeisung überschüssigen Stroms ins Netz
  • Aufladen von Elektrofahrzeugen 

Leistung und Zuverlässigkeit für Ihr Energiespeichersystem 

Infineon ist ein Markt- und Technologieführer für Leistungshalbleiter mit langjähriger Erfahrung in Netzanwendungen. Mit Lösungen auf Basis von IGBT- sowie Silizium-, Siliziumkarbid- und Galliumnitrid-Technologie ermöglichen wir, dass Batterie-Energiespeichersysteme effizient, langlebig und wirtschaftlich ausgelegt werden können. 

Podcast4Engineers: Power conversion systems for energy storage

Kundenstimme: Sungrow – die Sonne für bewölkte Tage speichern

Zum Beitrag in Englisch

Sunflowe
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Batterien: Energiespender für die Zukunft 

Batterien sind unerlässlich für den weltweiten Umstieg auf saubere Energie. Sie helfen, die Ziele der Klimakonferenz (COP) zu erreichen: dreimal so viele erneuerbare Energien und doppelte Energieeffizienz bis 2030 im Vergleich zu heute. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) erfordert dies eine Versechsfachung der Energiespeicherkapazität auf 1.500 GW. Batterien sollen dabei etwa 90 % des Wachstums liefern, sowohl in großen Projekten als auch in kleineren Anlagen direkt beim Verbraucher.

Quelle: IEA 2024; Batteries and Secure Energy Transitions; https://www.iea.org/reports/batteries-and-secure-energy-transitions;  CC BY 4.0 / Estimation for BESS 2025 based on S&P Global: Clean Power Installations Outlook ― Energy storage data Q1 2025, page 68.