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Energiespeicher

In diesen Anwendungsbereichen rentieren sie sich 2023 besonders

11. Januar 2023, 12:42 Uhr | BYD

Mit der Battery-Box Commercial von BYD lassen sich Preisspitzen bei der Stromversorgung abfedern.

Die explodierenden Energiepreise sowie Lieferengpässe und die Angst vor Blackouts haben das Interesse an Speicheranwendungen stark befeuert. Welche Anwendungsbereiche aktuell besonders attraktiv sind und welche Speicherfunktionen wichtige Vorteile bieten, erklärt der Batteriespeicherexperte BYD.

Die Eigenversorgungsoptimierung in Verbindung mit einer Photovoltaik-Anlage gehört nicht nur laut Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) zu den relevantesten und attraktivsten Anwendungsfeldern für Batteriespeicher. Mit den erwarteten Kostenreduktionen kann sich für eine Vielzahl der Haushalte die Investition in ein PV-Batteriespeichersystem lohnen, wenn sich dadurch der Eigenverbrauchsgrad deutlich steigern lässt, so das BMWi. Auch die Konsumenten haben dies erkannt, was zu einem starken Wachstum im Residential Markt geführt hat.

Im Zuge der Energiekriese zeigen sich die Vorteile nun noch deutlicher: Die Investitionskosten amortisieren sich noch schneller. Gleichzeitig wächst der Wunsch nach Unabhängigkeit vom Energiemarkt und damit nach stabilen Energiekosten und einer sicheren Energieversorgung oder zumindest nach einem Back-up im Falle von Energieengpässen. Auch Elektrofahrzeuge rentieren sich in der aktuellen Situation eigentlich nur, wenn man den Strom selbst erzeugt und das Fahrzeug zuhause auftankt.

Bei der Wahl einer Speicherlösung achten die Käufer neben Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit aktuelle besonders auf mögliche Erweiterungen und die Option den Speicher vielfältig nutzen zu können. Modulare Systeme, die durch Kompatibilität mit unterschiedlichen Energiemanagement-Systemen und Wechselrichtern eine entsprechende Flexibilität bieten, sich daher stark gefragt.

Gewerbe erkennt das Potenzial

Nach Angaben der Agentur für Erneuerbare Energien waren 2021 lediglich 13,2 Prozent der installierten Anlagenleistung aus Erneuerbaren Energien im Bereich der Gewerbebetreibenden. Auch wenn die kommerziellen Entscheider bisher eher zurückhaltend waren, ist das Interesse in den letzten Monaten deutlich gestiegen, da immer mehr Verantwortliche das hohe Potenzial für Einsparungen sowie Dekarbonisierung erkennen.

Gewerbespeicher können neben der aus dem Residential Markt bekannten Eigenverbrauchssteigerung dazu genutzt werden die vom Netz benötigte Leistung zu verstetigen und Lastspitzen so zu vermeiden, oder aber im Falle eines Netzausfalls Notstrom bereitzustellen.

Preisspitzen abfedern

Eine gewerbliche Stromrechnung setzt sich aus energiebezogenen und leistungsbezogenen Kosten zusammen. Die Kosten für die Leistung beziehen sich auf die maximale Leistung im Abrechnungszeitraum. Das heißt eine kurzzeitige Leistungsspitze am Tag oder im Jahr kann hier bereits hohe Kosten für das gesamte Jahr verursachen.

Hinzu kommt, dass diese Leistungspreise in manchen Verträgen uhrzeitabhängig sind und es sogenannte Hochlast- und Niederlastzeitfenster gibt. In den Hochlastzeitfenstern ist der Bedarf an Strom am höchsten und das Netz stark belastet. Dementsprechend sind die Leistungspreise hier in der Regel um eine Größenordnung höher angesetzt als in den Niederlastzeitfenstern.

Mit Price-Peak Avoidance oder Peakshaving im Hochlastzeitfenster ist der Gewerbespeicher gerade in diesen Hochlastzeitfenstern von Vorteil. Bei einem Großmarkt im Kreis Borna wird beispielsweise der 260 kWh starke Gewerbespeicher Battery-Box Commercial C130 von BYD, der mit einem 200-kVA-PV-System gekoppelt ist, täglich einige Stunden dazu genutzt, die Stromrechnung des Gewerbekunden zu senken. Im Hochlastzeitfenster schafft es das Speichersystem die bezogene Leistung um rund 70 kW zu reduzieren. Bei einem Leistungspreis von rund 170 Euro/kW führt das jährlich zu hohen Kostenersparnissen.

Lastspitzen ausgleichen

Peak-Shaving lässt sich aber auch ohne durch den Netzbetreiber aufgerufene Hochlastzeitfenster betriebswirtschaftlich interessant gestalten. Wenn der Leistungspreis oberhalb von 100 Euro/kW liegt, sollte diese Option immer geprüft werden. Liegen scharfe Lastspitzen oder planbare Lastgänge vor, kann der Einbau eines Gewerbespeichers wirtschaftlich interessant sein. Er hilft dabei, den hohen Kostendruck im Bereich Energie zu senken. Manche Betriebe haben die Möglichkeit, den Leistungsbedarf auf der Verbrauchsseite beispielsweise mit Einsatz eines Energy-Management-Systems (EMS) zu koordinieren und so zu senken. Für andere Gewerbe besteht diese Option nicht, da die Prozesse den Leistungsbedarf vorgeben.

Die Öfen einer Großbäckerei können beispielsweise unmöglich mitten im Betrieb in der Leistung reduziert werden, nur weil gerade der Strom teuer ist. Der Verlust der Tagesproduktion wäre die Folge. Mithilfe eines Energiespeichersystems kann eine Großbäckerei durch Peak-Shaving eine Ersparnis von rund 9.000 Euro pro Jahr realisieren.

Auch die Großpumpen eines LKW-Tankreinigungsunternehmens müssen genau dann Leistung bringen, wenn die Laster auf dem Hof stehen. Hier kann man aufgrund des Zeitdrucks keine Rücksicht auf Leistungsbegrenzungen nehmen. In beiden Fällen steht ein BYD-Speicher immer für genau diese (Lastspitzen) Zeiten bereit und kann im Bedarfsfall die Produktion mit zusätzlicher Leistung versorgen.

Load Management und EV-Ladeinfrastruktur

Die zuvor beschriebenen hohen Kosten für die Bereitstellung der elektrischen Leistung haben einen technisch-physikalischen Hintergrund. Die Leistungsfähigkeit des Energienetzes ist eben begrenzt. Tatsächlich muss das Versorgungsnetz des Netzbetreibers genau auf den maximalen Verwendungsfall ausgelegt sein.

Durch den Umbau des Energiesystems auf erneuerbare Ressourcen und hin zu einem stärker strombasierten Energiesystem nimmt der Bedarf hier immer weiter zu. Dadurch entstehen Kosten und in manchen Fällen ist kurz- oder auch mittelfristig nicht möglich oder sinnvoll die Leistung des Netzes an die Summe der Verbraucher anzupassen.

Gerade Infrastrukturprojekte für Elektromobilität oder der Aufbau einiger Ladesäulen auf dem Firmengelände, kann die notwendige Anschlussleistung massiv erhöhen. Wenn keine betriebswirtschaftliche Motivation besteht diese zu begrenzen, kann es trotzdem technisch geboten sein.

Mit diesem Problem sind häufig Hotels oder Autohäuser konfrontiert. Ansässig in Wohngebieten oder an exponierten Orten haben Hotels kaum die Anschlussleistung, um mehrere Ladesäulen und geschweige denn Schnellladeinfrastruktur zu betreiben. Der Gast wünscht dies aber. Genauso geht es den Autohäusern, die oft in dicht gepackten Gewerbegebieten zu finden sind. Hier fordert die Kunden- und Konzernerwartung den zügigen Aufbau von Ladesäulen.

Nicht selten stellt sich im Laufe der Planung heraus, dass die zulässige Anschlussleistung an der Trafostation nicht weiter gesteigert werden kann. Ein Lastmanagement für die Ladeinfrastruktur kann den Ladepark dann gezielt abregeln, um die Anschlussleistung an der Trafostation nicht zu übersteigen. Dies führt aber unweigerlich dazu, dass die Ladesäulen ihren Dienst einstellen und die angeschlossenen Fahrzeuge nicht mehr beladen werden.

Abhilfe kann hier wiederum ein Gewerbespeicher schaffen. Dieser kann über einen langen Zeitraum mit geringer Leistung beladen werden und im Falle des Ladewunsches eines E-Fahrzeuges dieses mit hoher Leistung versorgen. Der Ladevorgang des Fahrzeugs kann so erwartungsgemäß kurz gehalten werden. In Verbindung mit einer PV-Anlage können hier weitere Kosten eingespart werden, indem der günstige PV-Strom zum Laden der E-Fahrzeuge verwendet wird.

Hohe Einsparpotentiale in der Agrarwirtschaft

Oft vergessen in der Betrachtung der aktuellen Entwicklung der Energiepreise sind die Probleme, die im landwirtschaftlichen Sektor verursacht werden. Die Preissteigerungen in den Lebensmittelmärkten sind letztendlich auch der Energiepreisentwicklung geschuldet. Der Betrieb von landwirtschaftlichen Maschinen und die Versorgung von Vieh ist energieintensiv. Eine Milchkuh möchte es beispielsweise warm haben und regelmäßig morgens und abends gemolken werden. So ergibt sich ein Lastprofil, das morgens und abends die höchsten Energiebedarfe hat.

Mit einer PV-Anlage liegt die maximale Erzeugung aber im Bereich der Mittagsstunden. Eine Studie der HTW Berlin konnte zeigen, dass gerade im landwirtschaftlichen Sektor großes Einsparpotential durch den Betrieb eines Eigenverbrauchsspeichers vorliegt. Bei den Anlagengrößen lohnt sich hierfür am ehesten der ausreichend große Gewerbespeicher.

Mit der Elektrisierung der Hofflotte haben Landwirte weiteres Einsparpotential und werden unabhängig von Kostensteigerungen am Energiemarkt. Die Tendenz geht hier zu kapazitätsintensiven Speicherlösungen mit einer geringeren C-Rate. Die C-Rate ist das Verhältnis zwischen Leistung und Kapazität.

Wichtige Speicherfunktionen für kommerzielle Anwendungen

Mehr noch als im Residential Bereich wird von Gewerbespeichern eine hohe Flexibilität im Einsatz erwartet. Das Speichersystem ist nur eine Komponente im Energiesystem der Zukunft und muss flexibel darauf angepasst werden können. Die Kapazität und die Leistungsfähigkeit muss entsprechend des Projektbedarfs erreicht werden.

Anwendungen für Peak-Shaving erfordern eine schnelle Leistungsbereitschaft und hohe C-Raten. Die kapazitätsintensiven Eigenverbrauchsanwendungen können auf hohe-C-Raten verzichten, um so die Kosten der Investition gering zu halten. Neben der genauen Auslegung der Kenngrößen Kapazität und Leistung muss der Gewerbespeicher problemlos mit den anderen Komponenten im Energiesystem kommunizieren können – möglichst herstellerunabhängig und flexibel. Die Sektorenkopplung von Strom, Wärme und Mobilität erfordert hier eine werkübergreifende Kommunikation. Die Einbindung in verschiedene Energy-Management-Systeme ist für Gewerbespeicher zukünftig demnach eine Pflichtübung.

Als Letztes stellt sich noch die Frage nach dem Funktionsumfang der zugehörigen Leistungselektronik, also des Wechselrichters. Bei länderübergreifender Kundschaft sind neben der reinen Leistungsangabe auch die lokalen Anforderungen (Netzcodes) zu beachten. Verschiedene Wechselrichteranbieter sind in unterschiedlichen Märkten mit Support und Service präsent. Eine flexible Auswahl an entsprechend kompatiblen Lösungen kann hier sehr hilfreich sein.

Im immer stärker harmonisierten europäischen Energiemarkt ist aber die Frage nach des Asymmetrie-Vermögens oder der Netzbildung des Wechselrichters noch entscheidender. Dieses entscheidet darüber, ob der entsprechende Wechselrichter für die Versorgung im Notstromfall ausgelegt ist oder nicht.

Reine netzgeführte Wechselrichter sind im Allgemeinen günstiger als die backup-fähigen Varianten. Also immer dann eine gute Entscheidung, wenn keine Ersatzstromlösung geplant ist. Wenn jedoch Notstrom oder aber ein kompletter OffGrid-Betrieb gewünscht ist, bedarf es Wechselrichter, die dies unterstützen.

»Die hohe Flexibilität im Einsatz der BYD Battery-Box mit der Kombinationsmöglichkeit mit verschiedenen Wechselrichtern konnte bereits im Residential Markt die Energiewende unterstützen«, erklärt Christian Bausch, Experte für den Bereich Commercial bei EFT-Systems, dem offiziellen Partner für BYD Battery-Box und C&I Systeme in Europa. Durch die Energiepreisentwicklung zeige sich nun im gewerblichen Sektor ein ähnlicher Bedarf.

»Die Battery-Max Lite, der neue Gewerbespeicher von BYD, bringt die Errungenschaften aus dem Bereich Residential in den Gewerbemarkt. Sowohl Kapazität und Leistung werden sich in einem breiten Spektrum einstellen lassen. Die Flexibilität in der Kommunikation ist mit der EMS-Schnittstelle der Baterie systemübergreifend gegeben. Eine breite Auswahl von verschiedenen, kompatiblen Wechselrichtern wird ein breites Anwendungsspektrum erlauben. Das System kann demzufolge in allen vorgestellten Einsatzszenarien Anwendung finden und helfen die Energiekrise zu überstehen«, so Bausch.