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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Energiespeicher im Gewerbe (2)

Im Rahmen der europäischen Energiewende spielt der Ausbau moderner Energiespeicher eine stetig wachsende Rolle. Seit einigen Jahren entwickelt sich insbesondere in Deutschland der Markt für stationäre Batterien in zahlreichen Anwendungsfeldern rasant weiter.

Schematische Darstellung der Lastspitzenkappung mittels Batteriespeichern (Peak-Shaving) (Quelle: ISEA RWTH Aachen/ep)

Im ersten Teil des Artikels [4] wurden die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Batteriespeichern in Industrie- und Gewerbeunternehmen diskutiert. In diesem zweiten Teil soll die Theorie nun um zwei konkrete Anwendungsbeispiele ergänzt werden. Dabei werden die Potentiale zur speichergestützten Lastspitzenkappung in einem Rechenzentrum in Nordrhein-Westfalen sowie an einem Betriebshof, der auf Elektromobilität umstellen möchte, untersucht. Wie also würden wir einen Batteriespeicher auslegen, der die Lastspitzen eines Unternehmens reduzieren kann, um somit Netzentgelte einzusparen?

Speicherauslegung zur 
Lastspitzenreduzierung

Zunächst eine einführende Überlegung: Die Kosten für Lithium-Ionen-Batteriespeicher sind in den letzten Jahren zwar dramatisch gefallen, liegen mit Endkundenpreisen von rund 400 bis 800 €/kWh für stationäre Speichersysteme jedoch immer noch hoch.

Aus Betreibersicht sollte ein Batteriespeicher daher stets „so klein wie möglich“ gebaut werden, um die Investitionskosten zu minimieren.

Beim Einsatz zur Lastspitzenreduzierung folgt damit sofort, dass ein Batterieeinsatz vor allem für Lastprofile attraktiv ist, bei denen hohe Lastspitzen mit geringen Energiemengen auftreten (grüne Kurve in Bild). Lastspitzen, die über mehrere Stunden auftreten (rote Kurve in Bild), würden dagegen sehr große Speicherkapazitäten erfordern und damit unverhältnismäßig hohe Kosten verursachen.

Bedeutung leistungsbezogener 
Netzentgelte

Um die möglichen Einsparungen, die ein Speichersystem zur Lastspitzenkappung erreichen kann, zu quantifizieren, ist ein Blick in die Kostentabellen des lokalen Netzbetreibers erforderlich. Denn die Bepreisung von Elektrizität kann sich je nach Netzgebiet erheblich unterscheiden.

Insbesondere beim Leistungspreis zeigen sich erhebliche Unterschiede: Für ein beispielhaftes Unternehmen, das seine Leistung auf der Mittelspannungsebene bezieht, unterscheidet sich die Höhe der Leistungskomponente des Stroms bei ansonsten vollkommen gleichen Randbedingungen um mehr als 300 %.

Auch die Jahresbenutzungsdauer eines Stromabnehmers hat einen erheblichen Einfluss darauf, ob sich ein Einsatz eines Batteriespeichers lohnen kann. Ab einer Jahresbenutzungsdauer von 2 500 Stunden erhöht sich in beiden dargestellten Beispielen der Leistungspreis massiv. Ein Einsatz von Batteriespeichern zum Reduzieren der Lastspitzen wird damit unter Umständen sehr attraktiv. Ab einer Jahresbenutzungsdauer von 2 500 Stunden verzehnfacht sich der Wert einer Leistungs
reduzierung um 20 kW von 200 €/kW auf 2 000 €/kW.

Beispiel 1: Rechenzentrum

Auf Basis der dargestellten Zusammenhänge soll nun eine beispielhafte Auslegung von Batteriespeichersystemen für zwei konkrete Beispiele erfolgen. Das Rechenzentrum bezieht seine Leistung auf der Mittelspannungsebene und hat bei einer Jahreshöchstlast von 122 kW einen Jahresstromverbrauch von 581 MWh. Die Jahresbenutzungsdauer entspricht damit 4 672 Stunden und befindet sich somit grundsätzlich im für Batteriespeicher „interessanten“ Bereich.

Zur Reduzierung der Stromkosten des Unternehmens soll die Jahreshöchstlast mittels eines Batteriespeichers um 12 kW gesenkt werden. Aus Unternehmenssicht ist eine Speichernennleistung von 12 kW besonders interessant, da elektrische Anlagen (und somit auch Speicher) unterhalb dieser Leistungsgrenze lediglich eine Anmeldung, jedoch keiner Beurteilung und Zustimmung durch den zuständigen Netzbetreiber erfordern.

Die vorliegende Form des Lastprofils kommt einem Speichereinsatz sehr entgegen: Die jeweils nur kurzen, vereinzelt auftretenden Spitzen können bereits mit einer vergleichsweise kleinen Batterie „abgefahren“ werden, darüber hinaus besteht zwischen den Einsatzzeiten ausreichend Zeit zum Wiederaufladen der Batterien.

Tatsächlich würde im dargestellten Fall rein rechnerisch bereits ein Batteriespeicher mit gerade einmal 4 kWh ausreichen, um die angestrebte Spitzenlastreduzierung zu erreichen und die Jahresbenutzungsdauer dabei von knapp 4 700 Stunden auf über 5 300 Stunden gesteigert werden.

Um die Strombelastung der Batterie zu reduzieren und eine gewisse Kapazitätsreserve zu schaffen, würde man in der Realität jedoch für die angestrebten 12 kW Ausgangsleistung je nach verwendetem Batterietyp eher eine Kapazität von 8 bis 12 kWh wählen.

Autoren: K. Kairies, D. Haberschusz, J. Figgener

Literatur:

[4] Kairies, K.-P.; Figgener, J.; Haberschusz, D.: Energiespeicher im Gewerbe – Teil 1: Einsatzmöglichkeiten und Überblick. Elektropraktiker Berlin 73 (2019) 8, S. 606 – 608.

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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