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Batteriespeicher – Nutzungspotenziale für Anwender aus Industrie und Gewerbe

Energynious  / Dresden / 03.11.2021

Trotz der anhaltenden Kostenreduzierung von elektrochemischen Speichern stellt die Anschaffung eines Speichers immer noch eine große finanzielle Herausforderung dar. Viele Unternehmen scheuen den Schritt aufgrund hoher Investitionskosten, zu geringer Garantielaufzeit oder unsicherem Business Case. Zu oft wird die Funktion eines Stromspeichers einseitig betrachtet. Dabei ergeben sich viele Anwendungsfelder, die kombiniert werden können, um dadurch den Mehrwert eines Speichers zu steigern.

Mit Stromspeichern können Unternehmen Netzkosten senken und im Falle von Eigenerzeugung durch einen höheren Eigenverbrauch gleichzeitig ihre CO2-Bilanz verbessern. Die wohl bekannteste Anwendung von Batterien ist die Eigenverbrauchserhöhung im Zusammenhang mit einer Photovoltaik-Anlage zur Eigenversorgung. Daneben bieten sie auch die Möglichkeit, die Netznutzungskosten durch Lastspitzenkappung zu reduzieren. Wir wollen Ihnen darüber hinaus aufzeigen, welchen vielfältigen Nutzen ein Batteriespeicher für Unternehmen haben kann. Dabei betrachten wir den Speicher losgelöst von den Eigenschaften der unterschiedlichen Typen von Akkumulatoren wie Lithium-Ionen-, Natrium- oder Vanadium-Redox-Flow-Batterie, um nur die bekanntesten Technologien zu nennen.

Neben den bereits genannten Anwendungen – Eigenverbrauchsoptimierung und Lastspitzenkappung – kann ein Speicher heutzutage zur Notstromversorgung, Blindleistungskompensation und Teilnahme am Regelleistungsmarkt eingesetzt werden. Für Unternehmen mit sensiblen Prozessen ist insbesondere die Thematik der Power Quality sehr interessant. Doch der Reihe nach.

Aufgrund der zeitlichen Variabilität von erneuerbaren Energien, insbesondere von Solarenergie, wird immer öfter der Einsatz eines Speichers berücksichtigt, um überschüssige Energie zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung zu stellen. Das ist nicht nur ökologisch sinnvoll, sondern aufgrund der sinkenden Einspeisevergütung immer mehr ökonomisch begründet. Denn die selbst verbrauchte Kilowattstunde Strom ist auch im Gewerbebereich gegenüber der Einspeisevergütung oft das doppelte, wenn nicht sogar das dreifache wert. Mit Hilfe von Batterien kann der wirtschaftliche Nutzen aus erneuerbaren Energien erhöht werden. Wegen der hohen Batteriekosten muss dabei stets die optimale Dimensionierung beachtet werden.

Das Gleiche gilt für den Einsatz von Batteriespeichern zur Lastspitzenkappung. In diesem Anwendungsfall kommen Speicher immer dann zum Einsatz, wenn sich der Lastgang eines Betriebs einer zuvor definierten Leistungsgrenze nähert. Eine betriebsbedingt auftretende Lastspitze wird in dem Fall nicht aus dem Netz bezogen, sondern vom Speicher bereitgestellt. Die Lastspitze wird gekappt, auch bekannt unter dem Begriff Peak Shaving. Dadurch lässt sich je nach Lastgang ein erheblicher Anteil der Energiebezugskosten einsparen. Vor allem im Zuge des Umstiegs auf Elektromobilität wird dies zukünftig von großer Bedeutung sein. Denn durch die zusätzlichen Lastspitzen beim Laden mehrerer Fahrzeuge würden viele Netzanschlusspunkte sonst schnell an ihre Leistungsgrenze stoßen. Intelligentes Laden kann hier Abhilfe schaffen, löst aber nicht alle Probleme.

Ein ähnliches Prinzip gilt auch für die atypische Netznutzung, wenn sich eine betriebliche Flexibilisierung nicht anbietet. Der Stromspeicher speist unter Berücksichtigung des Hochlastzeitfensters ins lokale Netz ein und reduziert für ein bestimmtes Zeitfenster den Netzbezug. Der Netzbetreiber honoriert dies mit einer attraktiven Entgelterstattung. In beiden Fällen verhält sich der Speicher somit netzdienlich.

Etwas anders verhält es sich beim Thema Blindleistung: Unternehmen, die aufgrund ihres Maschinenparks gezwungen sind, Blindleistung durch Kondensatoren zu kompensieren oder die nicht unerheblichen Ausgleichzahlungen an den Netzbetreiber zu zahlen, können auf Batteriespeicher oder deren Wechselrichter zurückgreifen. Denn Wechselrichter sind heutzutage in der Lage Blindleistung zu liefern. Die Investition in teure Blindleistungskompensationsanlagen können Unternehmen einsparen, indem sie die entsprechende – möglicherweise zusätzliche – Leistungskapazität für einen Speicher berücksichtigen.

Für Betriebe, deren Wertschöpfungsketten von sensiblen Prozessen abhängig sind, können Speicher einen wertvollen Beitrag zur Stabilisierung der Netzqualität (Power Quality) leisten. Bereits kurze, aber deutliche Sprünge in der Spannung können ganze Produktionschargen zerstören, weil Maschinen ausfallen. Hier können Batteriespeicher bei der Qualitätssicherung von Produktionslinien helfen. Sie können direkt als USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) eingesetzt werden oder im Werksnetz durch schnelle Blindleistungsbereitstellung die Spannungs-Flicker ausgleichen.

Im europäischen Verbundnetz bleiben Verbraucher bisher von häufigen Stromausfällen verschont. Dennoch sichern sich einige Unternehmen gegen solch einen Fall ab und betreiben Notstromaggregate, die besonders in der Wartung überraschend hohe Kosten verursachen können. Zumindest für kurzzeitige Ausfälle über mehrere Minuten können Batteriespeicher unterbrechungsfreie Notstromversorgung gewährleisten, wenn der Wechselrichter mit einer Notstromfunktion ausgerüstet ist.

Zu guter Letzt soll der Anwendungsbereich von Speichern als Systemdienstleister nicht unerwähnt bleiben. Da Batteriespeicher in Unternehmen häufig nur für kurze Zeit eingesetzt werden, bietet es sich an, in der übrigen Zeit Regelleistung an den Übertragungsnetzbetreiber abzugeben und zur Stabilisierung des Stromnetzes beizutragen. Das wird erst für Speicher ab einer Leistungsgröße im dreistelligen Kilowatt-Bereich interessant. Wobei auch kleine Batteriesysteme über eine zentrale Plattform zu einem virtuellen Großspeicher vernetzt werden können. Über einen Direktvermarkter können Unternehmen ihre Speicherkapazitäten unkompliziert am Regelenergiemarkt anbieten und Zusatzerlöse erwirtschaften.

Spätestens an dieser Stelle wird deutlich, dass es nicht möglich bzw. sinnvoll ist, alle Anwendungsfelder gleichzeitig in einem Speicher zu integrieren. So wird beispielsweise die Notstromversorgung eines Speichers grundlegend im Widerspruch mit der Systemdienstleistung via Regelenergiemarkt stehen.

Batteriespeicher bieten viele Einsatzmöglichkeiten:  Abhängig von den individuellen Produktionsprozessen in Industrie und Gewerbe können Speicher miteinander kombiniert werden. Geschäftsmodelle von Speichern können sich über die Eigenversorgungsoptimierung oder Lastspitzkappung hinaus erstrecken.  Dadurch lassen sich mit Speichern zusätzliche Mehrwerte realisieren. Unter wirtschaftlicher Betrachtung bedeutet das: Erhöhung des RoI durch Einsparung von Zusatzinvestitionen oder Erhöhung der Einnahmen.

Die große Herausforderung in der Mehrfachnutzung eines Speichers liegt augenscheinlich in der entsprechenden Auslegung und dem Vorhalten von Kapazitäten. Das ist komplex, aber kann bewältigt werden, wenn eine innovative Steuerung in Form von selbstlernenden Regelalgorithmen einbezogen wird. Eine Forschungsgruppe um das Fraunhofer ISE entwickelt künstliche Intelligenz für die Auslegung und Betriebsführung von Batteriespeichern. Dieses Forschungsprojekt DABESI liefert Anhaltspunkte dafür, dass sich in naher Zukunft bezüglich der Mehrfachnutzung von Gewerbespeichern viele Möglichkeiten ergeben werden.

 

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