Anzeige

Günstiger produzieren dank Batteriespeicher

Foto: Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB

Das Fraunhofer IISB in Erlangen hat anhand eines eigenen Batteriespeichers gezeigt, dass sich mit einem stationären Batteriespeicher Lastspitzen reduzieren lassen. Im konkreten Fall amortisiert sich der Speicher so bereits nach fünf Jahren. Gleichzeitig würde dies auch der Einsatz einer PV-Anlage erleichtern.

Teure Eingriffe in Fertigungsabläufe lassen sich nach Aussage der Forscher durch elektrische Batteriespeicher vermeiden. Im Rahmen des Energieforschungsprojekts SEEDs wurde ein skalierbares Batteriesystem ins Institutsnetz integriert.

Das Thema Lastspitzenreduktion (engl. Peak Shaving) sei betriebswirtschaftlicher Bedeutung, erklärt das IISB. Die dabei angestrebte Glättung der Lastprofile erfordere aber oft unerwünschte Eingriffe in die Produktion und aufwendige Veränderungen an der Infrastruktur. Technologische Fortschritte und sinkende Preise ermöglichten mittlerweile jedoch den rentablen Einsatz elektrischer Batteriespeicher. So können elektrische Lastspitzen auf Verbraucherseite verringert werden, ohne in Fertigungsabläufe einzugreifen.

Im Erlanger Institutsgebäude  reduziert ein skalierbares Batteriesystem mit 60 kWh Speicherkapazität die Lastspitzen im Institutsnetz um ca. 10 Prozent. Die gewohnten Betriebsabläufe wurden und werden davon nach Aussage des IISB nicht beeinflusst. Die Ergebnisse seien grundsätzlich auf industrielle oder gewerbliche Energiesysteme mit großen elektrischen Lastspitzen anwendbar.

In fast jedem Lastbetrieb treten unweigerlich Lastspitzen auf. Diese Lastspitzen sind stets unerwünscht, denn sie sind kostenintensiv und belasten die Stromnetze. In der Regel wird versucht, durch zeitweise Abschaltung oder zeitverzögerte Einschaltung von Produktions­anlagen diese Lastspitzen auszugleichen. Derartige Maßnahmen bedeuten aber massive Eingriffe in die Produktion. Eine wesentlich elegantere Lösung ist die Integration elektrischer Pufferspeicher zur Lastspitzenreduktion. Produktionsrelevante Eingriffe werden dadurch überflüssig und die Lösung eignet sich auch für die Reduktion von Spitzen im Netz.

Energieversorger und Netzbetreiber sind an einer möglichst gleichmäßigen Netzauslastung und Stromabnahme interessiert. Der Gesetzgeber hat dafür die entsprechenden rechtlichen Anreize geschaffen. So bieten auf Seiten der gewerblichen Verbraucher der Leistungspreis und insbesondere – bei Erfüllung der Voraussetzungen – die Stromnetzentgeltverordnung (StromNEV) interessante Möglichkeiten für signifikante Kosteneinsparungen. Großes Potenzial erschließt hier die Optimierung des zeitlichen Verlaufs der Energieabnahme durch Lastverschiebungen. Aus technischer und betriebswirtschaftlicher Sicht ist die gezielte Reduktion kurzzeitiger Lastspitzen sehr interessant: Schon verhältnismäßig geringe Investitionen führen zu hohen Kosteneinsparungen. Dank der jüngeren Entwicklungen in der Batterietechnologie eröffnen sich zahlreiche Möglichkeiten für stationäre elektrische Batteriespeicher, um mit kurzzeitigen Lastverschiebungen die kostenrelevanten Lastspitzen auszugleichen.

Mit einem intelligent gesteuerten Batteriesystem lassen sich die finanziellen Potentiale der Lastspitzenreduktion nutzen, ohne den Produktionsablauf zu be­einflussen. Prinzipiell wird dafür der Batteriespeicher bei niedrigen Leistungsbezügen beladen und zu Zeiten hoher Leistungen entladen. Dabei muss stets der prognostizierte 15‑Minuten-Mittelwert berücksichtigt werden. Ziel ist es, den maximalen Leistungsbezug zu verringern: Der resultierende Leistungspreis wird reduziert, die Stromkosten sinken. Für die Reduktion der jährlichen Lastspitze lässt sich in der Praxis je nach Leistungspreis in der Regel eine Kosteneinsparung von 70 bis 90 Euro je Kilowatt erreichen.

Wie gut das funktioniert, testen die Wissenschaftler am Fraunhofer IISB live mit einem modularen Batteriesystem mit 60 kWh Kapazität, welches noch auf 100 kWh ausgebaut wird. Um den Batteriespeicher optimal auszunutzen und zu den richtigen Zeitpunkten zuzu­schalten, haben die Forscher einen Algorithmus und Software für die Steuerung und Regelung entwickelt. Mit Batteriegrößen von 60 bzw. 100 kWh ergibt sich bereits eine mögliche Reduktion der Lastspitze von 10 bzw. 16 % für diesen Anwendungsfall. Bei den aktuellen Batteriepreisen sind Amortisationszeiten von fünf Jahren möglich.

Neben verschiedenen Energieversorgern und Energiesystembetreibern erkennen auch die Batteriehersteller das Potential der Lastspitzenreduktion. So hat das Fraunhofer IISB gemeinsam mit dem Batteriehersteller Hoppecke Batterien GmbH & Co. KG einen Batteriehochleistungsspeicher für einen Industriekunden ausgelegt. Dabei waren sowohl eine effiziente Zwischenspeicherung großer Energiemengen als auch die Abgabe hoher Leistungen sicherzustellen. Das Ergebnis: Ein Energiespeicher von mit rund 350 kWh würde eine Lastspitzenreduktion von ungefähr 40 Prozent ermöglichen, da viele der Lastspitzen nur sehr kurzzeitig auftreten.

SEEDs ist ein gemeinsames Projekt der Fraunhofer-Institute IISB, IIS und ISC in Kooperation mit zahlreichen bayerischen Industriepartnern. Im Projekt SEEDs wird die gesamte Kette der Energietechnik betrachtet und genutzt. Der Schwerpunkt ist die effiziente Verknüpfung von Teilsystemen und einzelnen Komponenten durch leistungselektronische und kommunikations­technische Schnittstellen zu einem intelligenten dezentralen Energiesystem.

Das 1985 gegründete Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB betreibt entsprechend dem Fraunhofer-Modell angewandte Forschung und Entwicklung in den Geschäftsbereichen Leistungs- und Energieelektronik und Halbleiter. Dabei deckt das Institut die Wertschöpfungskette für komplexe Elektroniksysteme ab, vom Grundmaterial zum vollständigen Elektronik- und Energiesystem. Schwerpunkte liegen in den Anwendungsgebieten Elektromobilität und Energieversorgung.

 

11.3.2019 | Quelle: Fraunhofer IISB | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

Bleiben Sie auf dem Laufenden und erhalten Sie täglich die wichtigsten Solar-News direkt in Ihr E-Mail-Postfach. Pünktlich um 15:30 Uhr.

Natürlich finden Sie auch hier auf der Website weitere aktuelle Solar-Nachrichten.