Kleinbatteriespeicher in Mehrfamilienhäusern bergen erhebliches Potenzial für die Energiewende. Im Forschungsprojekt NaREsys (Nationale Resilienz für das Energiesystem) entwickelt ein Konsortium unter Leitung der Helmut-Schmidt-Universität der Bundeswehr in Hamburg einen zentral steuerbaren Speicherschwarm, der netzdienliche Flexibilität bereitstellt, neue energiewirtschaftliche Anwendungen ermöglicht und die Resilienz des Energiesystems stärken soll. Für Energieversorger können dadurch neue Möglichkeiten für die Vermarktung von Flexibilität, optimierten Energiehandel, dynamische Tarifmodelle und weitere energiewirtschaftliche Anwendungen entstehen. Netzbetreiber können durch diese verteilten Batteriespeicher eine neue Möglichkeit für ein Plus an Netzstabilität erlangen.

Allein in Deutschland leben mehr als 22 Millionen Haushalte in Mehrfamilienhäusern. Eigentümerinnen und Eigentümer von Einfamilienhäusern werden durch Konzepte angesprochen, die zum Beispiel Dach-Photovoltaik mit stationären Batteriespeichern kombinieren. Für Mieterinnen und Mieter in Mehrfamilienhäusern ohne eigene Erzeugungsanlagen fehlen bisher passende Angebote. NaREsys setzt hier an: Das Forschungsvorhaben erprobt Plug-and-Play-fähige Kleinbatteriespeicher mit einer Kapazität von rund zwei Kilowattstunden, die man ohne bauliche Veränderungen oder Installationsaufwand in Wohnungen von Mehrfamilienhäusern installieren und zu einem intelligenten Speicherschwarm zusammenschließen kann. Die vielen dezentralen Einzelspeicher will man in Echtzeit koordinieren.

Vernetze Kleinbatteriespeicher eröffnen neue Potenziale für Energieversorger

Die automatisierte Steuerung von Ladung und Entladung kann Energieversorgern neue Möglichkeiten eröffnen, Flexibilitäten an verschiedenen Energiemärkten zu handeln und Erträge zu erzielen. Für die energiewirtschaftliche Optimierung will mna dafür unter anderem Preissignale des Strommarkts, Netzzustands-Informationen, Messdaten der einzelnen Speicher sowie Last- und Erzeugungsprognosen verarbeiten. Daraus entstehen automatisiert optimierte Fahrpläne für Beschaffung, Vermarktung und Flexibilität. Den Mehrwert aus dem optimierten Handel können die Versorger in Form von attraktiven, dynamischen Stromtarifen an die Mieterinnen und Mieter weitergeben.

Netzdienliche Flexibilität für Netzbetreiber

Netzbetreiber erhalten mit dem zentral gesteuerten Schwarmspeicher ein neues Instrument, um dezentrale Flexibilität gezielt für den Netzbetrieb zu nutzen. Netzengpässe und Lastspitzen kann man so im Niederspannungsnetz entschärfen. Lastflüsse kann man optimieren und die Integration erneuerbarer Energien erleichtern. Der Speicherschwarm hat damit laut den Forscher:innen ein großes Potenzial, zu einem sicheren, effizienten und stabilen Netzbetrieb beizutragen.

Dual-Use: Für die Resilienz des Energiesystems

Darüber hinaus verfolgt NaREsys einen Dual-Use-Ansatz: Die Speicher sollen perspektivisch auch Sicherheitsfunktionen übernehmen können. Bei Stromausfällen ermöglichen sie beispielsweise die Versorgung von kleinen Verbrauchern wie Mobiltelefonen oder Radios. Durch die verteilte Architektur bleibt das System auch dann handlungsfähig, wenn keine permanente Verbindung zu einer zentralen Leitstelle besteht. Ein elektromagnetisch optimiertes Design sowie eine robuste Elektronik steigern zusätzlich Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit der Speichersysteme und damit die Resilienz des Energiesystems.

FZI entwickelt intelligente Algorithmen und validiert sichere Systemarchitekturen

Das FZI Forschungszentrum Informatik aus Karlsruhe bringt seine langjährige Expertise in den Bereichen intelligente Energiesysteme, Künstliche Intelligenz und Cybersicherheit in das mit 13 Millionen Euro aus Bundesmitteln geförderte Projekt ein. Die Forschenden entwickeln Algorithmen, die den optimalen Einsatz der Speicher im Schwarm koordinieren und unterschiedliche Ziele wie Wirtschaftlichkeit, Netzstabilität und Resilienz miteinander in Einklang bringen.

Darüber hinaus überprüft das FZI die Sicherheitsarchitektur des Gesamtsystems hinsichtlich ihrer Sicherheit. Da die Speicher künftig Teil kritischer Energieinfrastrukturen werden, setzt NaREsys konsequent auf moderne Zero-Trust-Konzepte, gehärtete Edge-Knoten, Endpoint-Schutz, Sealed-Cloud-Technologien sowie Verfahren zur Anomalie-Erkennung im Netzwerkverkehr.

Die Vernetzung von Kleinstbatteriespeichern erfordert voraussichtlich auch Anpassungen des regulatorischen Rahmens, insbesondere zu der 4,2 kW-Grenze für Netzentgeltreduzierung nach §14a EnWG. Hierfür kann das FZI Erkenntnisse aus dem Vorhaben in Gremien wie das VDE FNN einbringen, um die Weiterentwicklung der Regelwerke sicherzustellen.

Reallabor bereitet Skalierung vor

Zur praktischen Erprobung der innerhalb des Forschungsprojekts gewonnenen Erkenntnisse erfolgt eine Pilotierung in einem Reallabor im sächsischen Borna. Hier wollen die Forscher:innen die gesamte Kette von Installation über Anbindung bis hin zum Betrieb mit über 100 Batteriespeichern unter realen Markt- und Netzbedingungen erproben. Weitere Testfelder auch in anderen Städten sind geplant. Dabei will man den Handel der Energiemengen der Speicher am kontinuierlichen Intraday-Markt demonstrieren, die Abrechnung der Energiemengen gegenüber den Energieversorgern sowie Endverbraucherinnen und Endverbrauchern erproben und die Auswirkungen auf das örtliche Stromnetz untersuchen.

Quelle: Helmut-Schmidt-Universität | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH