SW&W-Marktbericht: Stromspeicher für die Netzebene

Am Wasserkraftwerk Dörverden sind drei Netzspeicher für zusammen mehr als drei Megawatt Primärregelleistung ans Mittelspannungsnetz angeschlossen. Der Multi-MW-Batteriespeicher erbringt dabei Netzdienstleistung in der Frequenzregelung. (Foto: ADS-Tec GmbH)
Am Wasserkraftwerk Dörverden sind drei Netzspeicher für zusammen mehr als drei Megawatt Primärregelleistung ans Mittelspannungsnetz angeschlossen. Der Multi-MW-Batteriespeicher erbringt dabei Netzdienstleistung in der Frequenzregelung. (Foto: ADS-Tec GmbH)
15.11.2017

Große Netzspeicher ab ca. 300 kWh bis zum Kapazitätsbereich von Megawattstunden können Netzdienstleistungen erbringen und Regelenergie liefern. Anwender sind in der Regel EE-Anlagen- und Netzbetreiber, EVU oder Stadtwerke.

Der Markt für Netzspeicher wächst: Von ADS-Tec aus Nürtingen ist zu erfahren, dass erste Beispiele zeigten, „dass Investitionen in Batteriespeicher günstiger sein können als der klassische Netzausbau“, wie Gunnar Wrede berichtete. Dies habe plausible Gründe: „Die lange Vorlaufzeit beim Netzausbau verursacht bei Engpässen hohe Schäden. Batteriespeicher können hingegen schnell realisiert werden und auch der Standort mobiler Batteriecontainer folgt dynamisch dem Ausbau erneuerbarer Energien oder dem Netzausbau.“ADS-TEC sehe aber auch die Zukunft des Netzspeichermarktes in enger Verbindung mit der Elektro-Mobilität. Im Vergleich zu allen anderen technischen Neuerungen der vergangenen Jahrzehnte wirke sich diese Veränderung enorm auf die Stromnetze aus. Mit neuen Mobilitätskonzepten sei in Kürze eine große volatile und zudem mobile Verbrauchsgröße zu erwarten, die nur mit Netzspeichern zu bedienen sei. Für die flächendeckende Realisierung einer Ladeinfrastruktur bietet ADS-Tec daher bereits heute frei aufstellbare Batterieprodukte direkt am Verteilnetz an, welche die Netze entlasten und Schnellladevorgänge für mehrere Fahrzeuge parallel ermöglichen können.

Einsatzmöglichkeiten

Netzspeicher können neben dem Einsatz im Strommarkt zur Netzstabilisierung beitragen und Netzdienstleistungen erbringen. Dazu zählen Blind- und/oder Wirkleistung, die Regelung der Frequenz und der Ausgleich von Schwankungen im Stromnetz. Zur frequenzabhängigen Regelung der Wirkleistung zur Netzstützung zählen  beispielsweise die Primärregelleistung oder die Spitzenlastkappung. Letztere kommt eher im oberen Kapazitäts-Segment zur Anwendung.

Für Produktmanager Matthias Büker von Hoppecke ist festzustellen, dass sich netzdienliche Speicher größtenteils in einem Bereich von 500 kWh bis 10 MWh bewegen. Beim Speicheranbieter E3/DC GmbH aus Osnabrück ist zu erfahren, dass die Primärregelleistung eine Mindestkapazität von einem MW vorgebe. Durch die Vernetzung stationärer Batteriespeicher in Form von Schwarmmodellen ließen sich aber auch kleine Einheiten für netzdienliche Funktionen nutzen. Als besonders interessant sieht man bei E3/DC den bivalenten Betrieb an, bei dem ein Speicher für mehrere Funktionen genutzt wird und gleichzeitig auch netzdienlich den Regelenergiemarkt bediene. In dieses Geschäftsfeld will man nun konkret einsteigen: „Obwohl hierbei viele rechtliche und technische Hürden existieren“, werde das Unternehmen in 2018 entsprechende Produkte und Geschäftsmodelle präsentieren.

Von der Tesvolt GmbH ist zu erfahren, dass deren Netzspeicher, die sie mit Kapazitäten zwischen 60 und 1.000 kWh anbieten, bereits für die Bereitstellung von primärer und sekundärer Regelleistung sowie Minutenreserve ausgerüstet sind. „Die Bereitstellung von Regelenergie wird in Zukunft sicher zunehmen.“ Eines jedoch trübt noch die momentanen Aussichten: „Derzeit lässt sich ein Speicher auf diesem Weg noch nicht wirtschaftlich betreiben“, so heißt es.

Frei skalierbare Einheiten

Der Einsatzvorteil der Netzspeicher besteht darin, dass sie bereits werkseitig in Containern verschiedener Größe montiert und dann an der erforderlichen Stelle im Stromnetz angeliefert und angeschlossen werden können. Dabei kommen meist Containerformate von 20 oder 40 Fuß zum Einsatz. Die Netzspeicher können alternativ aber auch in Gebäuden installiert werden.

„Netzspeicher sind frei skalierbar bis in den Multi-MW-Bereich und richten sich nach der Auslegung des Netzbetreibers“, heißt es beim Anbieter ADS-tec. Ihre StoraXe-Systeme seien „äußerst kompakt“ in der Größe „bei höchster Leistung“ und könnten daher große Kapazitäten auf kleinem Raum zur Verfügung stellen. So passten in einen 40-Fuß-Container bis zu 10 MWh, was die Einsatzmöglichkeiten erheblich erhöhe. Für sogenannte „PowerBooster Outdoor-Systeme“ bis 240 kWh sei außerdem noch nicht einmal ein Bauantrag erforderlich.

Netzspeicher am Wasserkraftwerk an der Weser

Zu aktuellen Praxisbeispielen zählen ein Netzspeicher an einem Wasserkraftwerk, einer an einem Unternehmenssitz sowie einer, der als Quartiersspeicher zur Pufferung von Solarstrom dient. Nachfolgend sollen diese kurz vorgestellt werden:

Seit Anfang 2016 sind gleich drei Container für zusammen mehr als drei MW Primärregelleistung in Dörverden an der Weser an das Mittelspannungsnetz des Wasserkraftwerks von Statkraft angeschlossen. Der Multi-MW-Batteriespeicher erbringt dort Netzdienstleistungen in der Frequenzregelung. Die Containerlösung leiste reibungslos und zuverlässig ihre Dienste für die Regelenergie, heißt es beim Entwickler und Lieferanten ADS-Tec. Nach dessen Angaben handelt es sich hier um die erste Großbatterie in Deutschland, die ohne Fördermittel betrieben wird. Die drei redundanten Einheiten inklusive eigener Steuerung, Sicherheits-Technologie und Systemintegration sei auf Anhieb präqualifiziert und in wenigen Monaten betriebsfertig erstellt worden.

Netzspeicher bei Hoppecke

Gleich zwei unterschiedliche Batterietechnologien vereint der Hersteller Hoppecke bei seinem Netzspeicher am Firmenstandort in Brilon-Hoppecke, um Primärregelleistung zu vermarkten. Hierzu wurden ein 20 Fuß-Container mit 635 kWh Lithium-Ionen-Batterien und ein 40-Fuß-Container mit 2 MWh Bleibatterien kombiniert.

Ein bidirektionaler Umrichter mit drei Kanälen á 500 kW Leistung, zwei davon für Blei und einer für Lithium, ermöglicht den Betrieb. Ans Netz angeschlossen wird das System über eine eigens projektierte 30-kV-Station. „Die finale Vermarktung an der Strombörse wird voraussichtlich Ende September erfolgen“, berichtet Produktmanager Büter.

Das System „sun|systemizer“ lasse sich aufgrund seines Modulbaukastenprinzips für jedes Kundenbedürfnis optimal auslegen. Hoppecke verfüge mit Blei- sowie Lithium-Ionen-Batterien über die in diesem Bereich relevanten Batterietechnologien, die in jeder denkbaren Form kombiniert werden könnten. Des Weiteren biete man verschiedenste Umrichtertypen an und kombiniere diese Komponenten mit einem flexiblen Gehäuse in Form von Hochseecontainern oder mit den örtlichen Gegebenheiten vor Ort. „Durch einen innovativen Aufbau der Bleibatterie wird bezogen auf den Footprint ein ähnlicher Energiegehalt wie mit Lithium-Ionen-Batterien erreicht“, so Büter.

Quartiersspeicher in Hof

Ein realer Netzengpass stand am Beginn der Überlegungen zu einem Netzspeicher, der in Bayern seinen Dienst leistet: Im Ortsteil Epplas der oberfränkischen Stadt Hof wurde 2015 im Rahmen eines Forschungsprojekts ein Quartierspeicher zur Entlastung des Niederspannungsnetzes installiert. Am besagten Standort gab es 13 PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von 287 kW. Die Gemeinde Epplas erzeugte somit mehr als doppelt so viel Strom, wie sie bezog.

Das Systemhaus IBC Solar aus Bad Staffelstein lieferte daher für das Projekt eine Blei-Gel-Batterie mit 330 kWh Kapazität und einer maximalen Leistungsaufnahme von 70 kW, welche die bei der Einspeisung des Photovoltaikstroms auftretenden Belastungen des Netzes zu regulieren hat. Mittels Digitalzähler werden die Daten sekundengenau erfasst und an die Hochschule Hof zur Auswertung weitergeleitet. Das Projekt steht unter der Federführung des ZAE Bayern e.V..

„Dank einer speziellen Programmierung kann man innerhalb von Sekunden auf Schwankungen im Netz reagieren und außerdem netzdienliche Funktionen wie Blindleistung bereitstellen“, berichtet Sebastian Geier von IBC Solar. Auf diese Weise werde ein weiterer Zubau von Photovoltaik im Niederspannungsnetz ermöglicht, ohne dass dieses ausgebaut werden muss. Das Systemhaus konnte bei diesem „Smart Grid Solar“-Projekt bereits auf Erfahrungen zurückgreifen, die man seit 2011 in einem anderen Pilotprojekt mit einem Quartierspeicher im oberfränkischen Fechheim gesammelt habe.

Martin Frey

Dieser Beitrag ist in SW&W 09/2017 erschienen.