7 Thesen zu Speichern in gewerblichen Anwendungen

Von am 26. Februar 2016 in der Kategorie Technologie mit 2 Kommentare
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Solarspeicher stehen heute mehr denn je im Fokus. Die Anwendungsbereiche sind so unterschiedlich wie die entsprechenden Anforderungen. Während private Anlagenbetreiber die Optimierung des Eigenverbrauchs anstreben, dienen Speicher im industriellen Bereich hauptsächlich der Bereitstellung von Regelreserve und damit der Netzstabilität. 

In gewerblichen Speicheranwendungen stehen die Wirtschaftlichkeit und eine sichere Stromversorgung im Vordergrund – es geht um den Ausgleich von Last- und Bedarfsspitzen sowie die Notstromversorgung bei Netzausfällen. Hier sind flexible, auf individuelle Bedürfnisse angepasste Systemlösungen für komplexe Last- und Anforderungsstrukturen gefragt. Die SMA Experten Volker Wachenfeld, Executive Vice President Business Unit Offgrid & Storage, und Nick Morbach, Executive Vice President Business Unit Commercial, diskutieren unterschiedliche Themenbereiche.

 

1. „Batterien sind das „missing piece“ einer weltweit regenerativen Energieerzeugung“ – Elon Musk, CEO Tesla
Volker Wachefeld ist diplomierter Elektroingenieur und bei SMA Executive Vice President der Business Unit Offgrid & Storage.

Volker Wachefeld ist diplomierter Elektroingenieur und bei SMA Executive Vice President der Business Unit Offgrid & Storage.

Volker Wachenfeld: Elon Musk hat das zwar in erster Linie auf seine Produkte bezogen, aber die Botschaft hat durchaus Allgemeingültigkeit: Die erneuerbaren Energien sind nicht mehr aufzuhalten. Das heißt auch, dass deren heute schon bemerkbare Volatilität, bedingt durch die dargebotsabhängigen Schwankungen in der Energieerzeugung, sicher noch deutlich zunehmen wird. Speicher dämpfen diese Volatilität oder heben sie gar auf. Sie vereinfachen die Netzintegration und stabilisieren sowohl statisch als auch dynamisch das weltweite Energieversorgungssystem.

Nick Morbach: Das Prinzip muss dann lauten‚ Energie dort erzeugen, wo sie gebraucht wird und dann zur Verfügung stellen, wenn sie benötigt wird. Für eine Stromversorgung nur mit Solarenergie ist theoretisch ja gar nicht viel mehr Fläche nötig als ohnehin auf Wohn-, Geschäftshäusern und Industriehallen zur Verfügung steht. Wenn wir diese Flächen für die solare Erzeugung nutzen und das System um Speicher ergänzen, ist theoretisch alles möglich. Speicher müssen dafür praktisch nur noch günstiger werden, wir sind aber bereits auf einem guten Weg.

Volker Wachenfeld: Der Preis für Batteriespeicher ist in den letzten beiden Jahren signifikant gesunken. Nicht zuletzt dank solcher kongenialer Auftritte wie von Elon Musk bei der Präsentation der Tesla Powerwall kommt das Thema auch mehr und mehr in den Köpfen der Menschen an. Solarstromanlagen mit Speicher werden nicht mehr als allzu komplizierte Technik wahrgenommen, sondern sind ein einfaches Mittel, um die Energiewende mitzugestalten und beispielsweise als Betreiber einer Anlage auch ein Teil eines virtuellen Kraftwerks zu werden. Wenn man Wind- und Solarstrom mit Batteriespeichern zu virtuellen Kraftwerken vereint und so Millionen dezentraler Anlagen gemeinsam intelligent steuert, ist eine sichere Stromversorgung aus regenerativer Erzeugung überhaupt kein Problem mehr. Das muss natürlich auch politisch gewollt sein. Die Frage darf dann nicht lauten, ob man einen Speicher als Ergänzung zur PV-Anlage installiert, sondern wie groß der Speicher idealerweise sein muss, damit er optimal zum Gesamtsystem aus Verbrauchern, Speicher und Solaranlage passt?

 

2. Lohnen sich Speicher?

Volker Wachenfeld: SMA baut seit Jahren Speicherlösungen für kommerzielle Anwendungen im Segment Off-Grid. In netzfernen Regionen geht es in erster Linie darum, überhaupt eine elektrische Energieversorgung aufzubauen, die wirtschaftliche Entwicklung ermöglicht. Bei zunehmendem Energiebedarf sind die Systeme bis zu einer Größe von 300 Kilowatt modular erweiterbar.
Unsere netzgekoppelten Speicherlösungen für Applikationen bis zu 100 Kilowatt erfüllen neben dem wirtschaftlichen Aspekt im gewerblichen Bereich weitere zusätzliche und unterschiedliche Anforderungen: Dem landwirtschaftlichen Betrieb beispielsweise geht es auch um eine sichere Stromversorgung. Was passiert, wenn durch einen Stromausfall die Melkmaschine, die Wärmelampen für die Jungtieraufzucht oder die Belüftung im Hühnerstall ausfällt? Speicher können in diesem Fall jederzeit die notwendige Energie zur Verfügung stellen. Dasselbe gilt für Krankenhäuser, Hotels oder Schulen. Parkhäuser können über die Speicher Strom zum Laden der Elektroautos anbieten, ohne die Anschlussleistung zu erhöhen. Für Reedereien gibt es grundsätzlich ähnliche Einsatzmöglichkeiten im Bereich solarer Schifffahrt. In Deutschland ordnen wir derzeit rund 10 Prozent der netzintegrierten Speicheranlagen in Deutschland hinsichtlich Größe und Applikation dem Segment Commercial zu.

Nick Morbach leitet bei SMA als Executive Vice President die Business Unit Commercial

Nick Morbach leitet bei SMA als Executive Vice President die Business Unit Commercial

Nick Morbach: Eine gewerbliche Anlage optimiert die Energiebilanz des Betreibers. Das ähnelt zwar grundsätzlich der Betriebsweise einer Anlage im Residential-Segment, wo der Speicher heute praktisch ausschließlich zur Eigenverbrauchssteuerung eingesetzt wird. Kommerzielle Betreiber haben zusätzliche Optimierungskriterien. So setzt sich etwa in diesem Segment der Strompreis aus dem klassischen Arbeitspreis, also Euro je Kilowattstunde, und einem Leistungspreis, also einem zusätzlichen Betrag für die Spitzen im Leistungsbezug, zusammen. Die Bedarfsspitzen können über einen Batteriespeicher reduziert oder in Schwachlastzeiten verschoben werden. Um dies optimal tun zu können, wird ein professionelles, auf Industrieanforderungen zugeschnittenes und mit der Gebäudetechnik vernetztes Energiemanagement-System benötigt. Wir arbeiten bei SMA mit Hochdruck daran, unseren Kunden ein solches System als Teil unseres Lösungsangebots bereitzustellen.
Auch an schwachen Netzanschlusspunkten eröffnet der Speicher für einen Gewerbebetrieb zusätzliche Möglichkeiten, mit einer Solaranlage günstigen Strom selbst zu erzeugen. Der Speicher verhindert die Überlastung des Netzanschlusses und ermöglicht damit den weiteren Ausbau dezentraler Erzeugung auch in der kommerziellen Applikation.

Volker Wachenfeld: In Utility-Applikationen wie in Mexiko oder auch auf Hawaii dienen Speicher der Integration von Erneuerbaren ins Netz. Es geht um die Begrenzung von Rampensteilheiten usw.. In den USA, in Südkorea und auch in Europa werden im Utility-Segment Großspeicher zur Bereitstellung von Regelreserve ans Netz gebracht. In all diesen Fällen dient der Speicher der Stabilisierung der Netze.

 

3. Kommerzielle Speicher sind für Anlagen- wie Netzbetreiber gleichermaßen attraktiv

Volker Wachenfeld: Leider nein. Derzeit sind die Speicher nur für den Anlagenbetreiber attraktiv, dem Netzbetreiber fehlen bisher noch die entsprechenden Geschäftsmodelle. Da müsste unbedingt nachgeschärft werden. Der Speicher bietet als universeller Energiemanager die Möglichkeit, Erzeugung und Bedarf zeitlich aneinander anzupassen – im Gegensatz zu elektrischen Netzen, die die Energie räumlich verteilen. Diese Anpassung ist für den Betreiber dann äußerst attraktiv, wenn die Energie zu unterschiedlichen Zeiten einen unterschiedlichen Wert hat, also mal teuer und mal günstig bereitgestellt werden kann – und das gilt sowohl für den Bezug aus dem Netz als auch für die Erzeugung.

 

4. Kommerzielle Speicherlösungen sind weltweit gefragt

Nick Morbach: In den so genannten erwachsenen PV-Märkten, in denen bereits viele Betriebe mit Photovoltaikanlagen ausgerüstet sind, die teilweise schon über Energiemanagementfunktionen verfügen, sind die Tarifmodelle entscheidend. Wie erwähnt, setzt sich der Strompreis im kommerziellen Bereich aus zwei Komponenten zusammen. Das Thema Leistungspreis (Demand Charge) spielt in fast allen Märkten eine Rolle, wobei der tatsächliche Preis abhängig vom Markt sehr unterschiedlich sein kann. Arbeitspreise wiederum werden in einigen Märkten bereits gestaffelt angeboten – wir sprechen von sogenannten ToU (Time of Use) tariffs, also zeitabhängigen Tarifen. Mit einer Speicherlösung kann man sowohl die Reduktion der Leistungsspitzen und damit der Demand Charges erreichen und gleichzeitig über variable Tarife den Speicher zu bestimmten Zeiten gezielt laden und entladen. In Deutschland macht der Anteil vom Arbeitspreis, der tatsächlich von den Beschaffungskosten abhängt, leider weniger als ein Drittel aus. Mehr als zwei Drittel sind durch Steuern und Abgaben vorgegeben. Eine solche Struktur macht die Nutzung von zeitabhängigen Tarifen im Sinne von Arbitragemodellen auf Speicherbasis quasi unmöglich [Anmerkung: Arbitrage (franz. arbitrage, lat. arbitratus: Gutdünken, freie Wahl, freies Ermessen) bezeichnet das Ausnutzen von Preisunterschieden für gleiche Waren auf verschiedenen Märkten. Quelle: Wikipedia]. Inzwischen kristallisieren sich aber beispielsweise die USA als einer der attraktivsten Märkte heraus, sowohl wegen der Höhe von Demand Charges als auch wegen der attraktiven ToU-Struktur.

Volker Wachenfeld: Man sollte aber keinesfalls Länder wie Indien aus den Augen verlieren. Durch die schlechte Netzqualität können Speicher auch hier eine wichtige Rolle übernehmen, um die stabile Stromversorgung sicherzustellen. Wir haben gute Erfahrungen mit unseren kommerziellen Hybridsystemen in Tamil Nadu gemacht. Strom ist dort teuer, unzuverlässig und ein ewiges Ärgernis für produzierende Unternehmen.

 

5. Die Nachrüstung bestehender PV-Anlagen mit Speichern ist wirtschaftlich sinnvoll

Nick Morbach: Die Integration in bestehende Erzeugungsanlagen ist grundsätzlich kein Problem. Am Ende kommt es darauf an, ob es zu einem bestimmten Zeitpunkt am günstigsten ist, Strom aus der Erzeugungsanlage in den Speicher zu fahren, direkt zu verbrauchen oder gar als Überschuss einzuspeisen, genauso wie zu anderen Zeiten entschieden werden muss, ob günstiger Netzstrom eingekauft und eingespeichert wird, weil vielleicht gerade eine Lastspitze bevorsteht, oder ob stattdessen Energie aus dem Speicher zur Bedarfsdeckung entnommen werden kann, weil bald wieder günstiger Netzstrom zum Nachladen zur Verfügung steht. Und unabhängig davon lassen sich heute schon überall dort, wo die Leistungspreise hoch genug sind, Speicher finanzieren.

Volker Wachenfeld: Kommerzielle Speicher sind im Grunde stärker entkoppelt von der PV-Applikation als Haushaltsspeicher. Während im Haushaltsbereich die Maximierung des Eigenverbrauchs im Vordergrund steht, also die Größe der PV-Anlage, die Speicherkapazität und der Haushaltsstromverbrauch aufeinander angepasst werden müssen, nimmt im kommerziellen Bereich das Thema Energiepreisstruktur den deutlich größeren Raum bei der Dimensionierung ein. Dementsprechend wird man die Anlagen auch technisch eher unabhängig von der dezentralen Erzeugung ausführen. Mal ergibt eine große Eigenerzeugungsanlage mit kleinem Speicher mehr Sinn, mal ist es genau umgekehrt. Und schließlich wird es manchmal sogar ganz ohne Photovoltaik funktionieren, wenn die Preisspanne innerhalb des variablen Stromtarifs oder eben der Leistungspreis nur groß genug ist. Für das Nachrüstgeschäft müssen wir wie in allen anderen Segmenten berücksichtigen, dass die PV-Anlagen meist zu Zeiten großzügiger Einspeisetarife ans Netz gegangen sind. Dementsprechend wird sich die Nachrüstung von PV-Anlagen noch in Grenzen halten. Durch die stärkere Entkopplung der Erzeugungsanlage vom Speicher ist die Entscheidung für den Betreiber davon aber auch völlig unabhängig zu treffen. Ich gehe einen Schritt weiter: Existierende Speicheranlagen werden mit PV ergänzt, wenn die Bezugspreise im jeweiligen Markt stärker steigen und die Erzeugungskosten für PV weiter nachhaltig sinken. Man wird unterschiedliche Modelle antreffen, dementsprechend flexibel muss unsere Lösung sein.

 

6. AC-gekoppelte Speichersysteme sind effizienter als DC-gekoppelte Lösungen

Volker Wachenfeld: Für die größeren Anlagen aus dem gewerblichen Bereich eindeutig ja. Denn diese Systeme werden in erster Linie nach dem Energiebedarf des Unternehmens und insbesondere nach dem Lastprofil ausgelegt. Die wichtigen Parameter wie Speicherkapazität und Größe der PV-Anlage sind sehr applikationsspezifisch, deshalb ist die Flexibilität bei der Auslegung eine der wichtigsten Anforderungen. Die Anpassung an quasi jede individuelle Anlagenkonfiguration ist nur mit AC-gekoppelten Systemen möglich. So lassen sich Systeme mit unterschiedlichen Speicherkapazitäten und ebenso unterschiedlichen PV-Anlagengrößen realisieren. Die DC-Kopplung würde gerade in größeren Anlagen erfordern, dass man jedem PV-Wechselrichter eine eigene Batterie zuordnet, was wiederum den Aufwand bei der Batterieinstallation deutlich erhöhen würde.

Nick Morbach: Die DC-Kopplung des Speichers schränkt die Flexibilität der Anlage sowohl bezüglich der Performance als auch beim Aufstellungsort ein. Um die optimale Batterielebensdauer zu gewährleisten ist es sinnvoll, diese geschützt zu installieren (etwa im Gebäude), eher selten in der Nähe der PV-Wechselrichter. So werden auch die Investitionskosten für den Speicher selbst geringer, da dann je nach Umgebungsbedingung nicht jeder Batterie ein Spezialgehäuse mit hoher Schutzklasse zugeordnet werden muss.

 

7. Es gibt nicht DEN EINEN Batteriehersteller

Volker Wachenfeld: Die Entwicklungen auf dem Speichermarkt finden derzeit in einem extrem hohen Tempo statt. Neue Generationen von Batteriezellen kommen quasi im Jahresrhythmus auf den Markt. Wir beobachten diese Entwicklung intensiv und müssen immer wieder neu bewerten, welcher Hersteller gerade die attraktivste Lösung für unsere Systeme anbietet. Eine Bindung an einen einzelnen Partner würde uns hier stark einschränken. Deshalb haben wir die Schnittstelle zwischen Batterie und Wechselrichter standardisiert und sind offen für Kooperationen mit nahezu allen Batterieherstellern.

Nick Morbach: Auch hier liegt der Fokus auf Flexibilität. Wir brauchen insbesondere für unsere Kunden im gewerblichen Bereich flexible Lösungen und schauen daher ganz genau, für welche Anlage, welcher Batterietyp am geeignetsten ist, um eine optimale Anlagenauslegung zu ermöglichen.

 

 

Bild oben: Die Milchfarm in Kalifornien nutzt Solarstrom zur Stromversorgung. Die Photovoltaik-Anlage liefert günstigen und sauberen Strom, mit dem die Betreiber der Milchfarm bereits  jetzt schon 86 % ihres Strombedarfs decken können. Ein zusätzlicher Batteriespeicher könnte das Verbrauchsverhalten noch weiter optimieren, indem er Bedarfsspitzen reduziert oder in Schwachlastzeiten verschiebt. Ein Speicher würde die Stromversorgung beispielsweise für die Melkmaschine auch bei einem Stromausfall sicherstellen.

 

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Meine Aufgaben:
Alles zum Thema Text im Bereich netzferne Anlagen.
Meine Themen:
Alles rund um Off-Grid Solutions.
Was selbst meine Kollegen nicht von mir wissen:
Ich hab mal „Manowar“ interviewt.

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2 Kommentare

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    Stefan Hehberger

    13. März 2016 um 16:16

    Hallo, wieweit ist es möglich SMA Wechselrichter von vor 5 oder mehr Jahren in ein SMA Speichersystem von heute zu integrieren? Was sind die Investitionskosten und wie läßt sich das technisch (Standort- und Verkabelungsmäßig) realisieren?
    Ist es vielleicht auch sinnvoller den Lebeszyklus des Wechselrichters abzuwarten und dann auf ein Speichersystem samt Wechselrichtertausch umzusteigen?

    Antworten »
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      Leonie Blume

      14. März 2016 um 15:50

      Hallo Stefan,

      wenn du deinen SMA Wechselrichter nicht per Bluetooth oder Speedwire mit dem Sunny Home Manager verbinden kannst, könntest du über einen zweiten SMA Energy Meter die Erzeugerleistung des vorhandenen Wechselrichters erfassen, um dies in unserer Visualisierung sichtbar zu machen.
      Wenn du deine PV-Anlage noch als Volleinspeiser betreibst und eine Vergütung dafür erhältst, sprechen wirtschaftliche Gründe dagegen, einen Speicher an dieser PV-Anlage zu benutzen.
      Gerade wenn der PV-Wechselrichter schon einige Jahre alt ist, kann ein Wechselrichtertausch auf einen neueren mit höheren Wirkungsgraden sinnvoll sein, da für die verbleibende Vergütungszeit ein Mehrertrag zu erwarten ist. Prinzipiell sollte jedoch der Wechselrichter bis zum Ende des Lebenszyklus benutzt werden.

      Ich hoffe, das hilft dir weiter?

      Viele Grüße
      Leonie

      Antworten »

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