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Ersatzstromfähige Batteriespeicher

Keine Angst vor Brownouts oder Blackouts

28. Februar 2023, 12:23 Uhr | Pascal Lefarth, Intilion

Die Lithium-Ionen-Energiespeichersysteme von INTILION haben eine Speicherkapazität von 70 kWh bis 100 MWh. Hier das Großspeichersystem scalecube.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie sich Unternehmen vor einem Stromausfall schützen können. Für welches System man sich entscheidet, hängt u. a. davon ab, wie schnell das Ersatznetz bereitgestellt werden muss, welche Verbraucher versorgt werden sollen und wieviel Energie dafür benötigt wird.

Unterbrochene Produktionen und massive wirtschaftliche Einbußen: Lokale oder regionale Stromausfälle traten in den vergangenen Jahren mehrfach auf, nicht nur bei dem Schneechaos in Münster oder der Flutkatastrophe im Ahrtal. Das deutsche Stromnetz zählt zwar zu den sichersten in Europa, die Stromerzeugung wird aber zunehmend volatiler. Der Stresstest der Bundesnetzagentur hat zwar gezeigt, dass ein Blackout unwahrscheinlich ist, regionale Abschaltungen – sogenannte Brownouts – werden jedoch als wahrscheinlich eingestuft.

Unternehmen haben unterschiedliche Möglichkeiten, sich gegen einen Stromausfall zu wappnen. Welches System letztendlich zum Einsatz kommt, hängt zum Beispiel von folgenden Fragen ab: Wie schnell muss das Ersatznetz zur Verfügung stehen? Welche Verbraucher sollen versorgt werden und wieviel Energie ist dafür nötig?

Von der USV-Anlage bis zum ersatzstromfähigen Gewerbespeicher

Hybridwechselrichter für Solaranlagen mit integrierter Notstromsteckdose sind in der Regel nur für Privathaushalte sinnvoll, die zum Beispiel einzelne einphasige Verbraucher wie Kühltruhen mit Notstrom versorgen wollen. Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlagen (USV) eignen sich dagegen insbesondere für kritische Infrastrukturen, Rechenzentren und Krankenhäuser, die auf sehr kurze Umschaltzeiten von weniger als 20 Millisekunden angewiesen sind. Für Anwendung, bei denen höhere Umschaltzeiten akzeptiert sind, sind diese Anlagen in der Regel nicht wirtschaftlich.

Dieselaggregate sind zwar robust und in verschiedenen Leistungsklassen erhältlich, allerdings sind diese Lösungen ausschließlich für den Netzersatzbetrieb konzipiert und können nicht – wie Speichersysteme – zusätzlich beispielsweise für die Optimierung des Eigenverbrauchs genutzt werden. Die Generatoren müssen außerdem regelmäßig gewartet werden und erhöhen die CO₂-Bilanz. Nachhaltig ist das Konzept nicht.

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Ersatzstromfähige Batteriespeichersysteme bilden im Falle eines Netzausfalls nicht nur das Inselnetz, sondern können im Netzparallelbetrieb auch für den Eigenverbrauch, die Lastspitzenkappung oder die Netzanschlusserweiterung für Ladeinfrastruktur eingesetzt werden. In dem Inselnetz, das durch das Speichersystem aufgebaut wird, können weitere Erzeuger wie PV-Anlagen sowie 3-phasige Lasten betrieben werden.

Die Umschaltzeiten von rund 15 bis 30 Sekunden reichen aus, um bei einer regionalen Abschaltung Motoren, Kühlhäuser, Lagerhallen und Melkroboter zu betreiben, Schweine- und Putenmastställe zu belüften oder den Betrieb von Kläranlagen sowie Biogasanlagen aufrechtzuhalten. Es gibt derzeit allerdings nur wenige Batteriespeichersysteme auf dem Markt, die ersatzstromfähig sind.

Netzersatzanlagen von Intilion

Der Battereispeicherexperte Intilion hat die passenden Lösungen im Programm. Die Gewerbe- und Großspeicher Scalebloc, Scalestac und Scalecube lassen sich von 70 Kilowattstunden bis zu mehreren Megawattstunden skalieren. Dabei sind die Batteriespeicher des Unternehmens auch für Netzersatzanlagen im industriellen Umfeld geeignet sind.

Während die Containerlösung Scalecube für den Megawattbereich konzipiert ist, eignen sich die Systeme Scalestac und Scalebloc für Industrie- und Gewerbeanwendungen im Innen- (Scalestac) beziehungsweise Außenbereich (Scalebloc).

Vom Autohaus bis zum Sägewerk

Durch das umfangreiche Portfolio können die ersatzstromfähigen Systeme das Netz für die verschiedensten Anwendungsbereiche stabilisieren und ersetzen, Lasten managen, den Eigenverbrauch optimieren oder sogar Regelenergie bereitstellen.

Beispiel 1: Den Netzanschluss erweitern

Ein Autohaus erzeugte mit seiner lokalen Solarstromanlage maximal 30 kW Leistung. 60 Kilowatt bezog es aus dem Netz. Für den Betrieb neuer Ladesäulen mit 14 kW x 22 kW beziehungsweise 2 kW x 75 kW Leistung erhöhte sich der Maximalverbrauch auf 300 kW bis 350 kW. Weil die Netzanschlussleistung und der maximale Leistungsbezug begrenzt waren, hätte eine neue Trafostation aufgebaut werden müssen – ein jahrelanger und sehr kostspieliger Prozess.

Deshalb entschloss sich das Unternehmen, die Leistung mit zwei Stromspeichern des Typs Scalebloc (68 kW/65 kWh) zu steigern. Sie erweitern den Netzanschluss und können zusätzlich bei einem Stromausfall Ersatzstrom liefern.

Beispiel 2: Ein Stichnetz stabilisieren

Stichnetze in abgelegeneren Orten sind von regionalen Abschaltungen besonders betroffen. Intilion hat daher für ein Stichnetz einen Großspeicher vom Typ Scalecube aufgebaut. Über eine präzise Frequenzmessung gleicht das Gerät bei diesem Megawattprojekt die Erzeugung und die Lasten aus und hält die Frequenz konstant auf 50 Hertz, wodurch das Teil- sowie Gesamtnetz stabilisiert wird.

Wird das Stichnetz bei einem Netzausfall abgetrennt, hält der Batteriespeicher das Netz durch seine netzbildende Eigenschaft aufrecht und stellt den Energieausgleich im Netz sicher. Dadurch verhindert das System, dass Erzeugungsanlagen wie zum Beispiele Wasserkraftwerke durch Über- oder Unterfrequenz abgeschaltet werden müssen.

Beispiel 3: Energieflüsse optimieren

Ein Sägewerk hatte fünf Solarstromanlagen mit je 120 kWp auf seine Dachflächen verteilt. Biotreibstoffe erzeugten insgesamt 200 kVA. Die Netzanschlussleistung ist auf 200 kVA begrenzt. Weil sich der Bedarf mit dem Ausbau der Trockenkammer und der Sägelinie um 300 kVA erhöhte, beschloss das Unternehmen, zwei zusätzliche 400-kWp-Solarstromanlagen und einen Scalestac mit einer Leistung von 400 kVA und einer Kapazität von 616 kWh zu installieren.

Das Speichersystem bildet zusammen mit dem Dieselaggregat das Netz, optimiert die Energieflüsse durch ein überlagerte Gesamtsystemsteuerung, optimiert den Eigenverbrauch und führt bei einem Stromausfall das Inselnetz.

Netzparallel oder Netzbildend
Sämtliche Geräte von Intilion können sowohl ein Netz bilden als auch netzparallel betrieben werden. Bei dem stromgeführten Netzparallelbetrieb werden Spannung, Frequenz, Wirk- und Blindleistung vom Netz vorgegeben. Der Speicher passt sich an die Netzspannung und Frequenz an, speichert überschüssigen Solarstrom zwischen und wird auf Basis externer Vorgaben (z.B. durch ein Energiemeter) be- und entladen. Dieses Konzept eignet sich beispielsweise für die Optimierung des solaren Eigenverbrauchs, Lastspitzenkappung, zur Netzanschlusserweiterung für den Ausbau von Ladeinfrastruktur und die Bereitstellung von Regelenergie. Bei dem netzbildenden Betrieb gibt dagegen das Speichersystem die Spannung und Frequenz des Inselnetzes vor. Der Speicher wird nach Bedarf be- und entladen. Die Wirk- und die Blindleistung stellen sich durch die angeschlossenen Lasten und Erzeuger ein. Dieser Betriebsmodus eignet sich für den Ersatz oder die Stabilisierung des Netzes und den Aufbau sowie die Führung eines Inselnetzes.

Netzparallel oder Netzbildend

Sämtliche Geräte von Intilion können sowohl ein Netz bilden als auch netzparallel betrieben werden. Bei dem stromgeführten Netzparallelbetrieb werden Spannung, Frequenz, Wirk- und Blindleistung vom Netz vorgegeben. Der Speicher passt sich an die Netzspannung und Frequenz an, speichert überschüssigen Solarstrom zwischen und wird auf Basis externer Vorgaben (z.B. durch ein Energiemeter) be- und entladen. Dieses Konzept eignet sich beispielsweise für die Optimierung des solaren Eigenverbrauchs, Lastspitzenkappung, zur Netzanschlusserweiterung für den Ausbau von Ladeinfrastruktur und die Bereitstellung von Regelenergie.

Bei dem netzbildenden Betrieb gibt dagegen das Speichersystem die Spannung und Frequenz des Inselnetzes vor. Der Speicher wird nach Bedarf be- und entladen. Die Wirk- und die Blindleistung stellen sich durch die angeschlossenen Lasten und Erzeuger ein. Dieser Betriebsmodus eignet sich für den Ersatz oder die Stabilisierung des Netzes und den Aufbau sowie die Führung eines Inselnetzes.