Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) hat die Integration elektrischer Batteriespeicher zur Lastspitzenreduktion im Rahmen des Projektes Seeds erfolgreich in der eigenen Infrastruktur getestet. Wie das Institut in einer Mitteilung berichtet, ist das Thema Lastspitzenreduktion (Peak Shaving) für Industriebetriebe und gewerbliche Stromverbraucher von betriebswirtschaftlicher Bedeutung.
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 den rentablen Einsatz elektrischer Batteriespeicher. So können elektrische Lastspitzen auf Verbraucherseite verringert werden, ohne in Fertigungsabläufe einzugreifen, und die elektrischen Batteriespeicher gleichen unerwünschte Lastspitzen ohne teure Eingriffe in Fertigungsabläufe aus.
Die Wissenschaftler am IISB verfügen über validierte intelligente Software-Algorithmen zur Lastspitzenreduktion und für die Auslegung von Batteriesystemen. Die Algorithmen können auch auf wechselnde Strompreise reagieren und die Ergebnisse sind den Angaben zufolge bereits jetzt für die Industrie nutzbar.
Skalierbares Batteriesystem reduziert Lastspitzen im Institutsnetz um 10 Prozent
Aktuell reduziert ein skalierbares Batteriesystem mit 60 kWh Speicherkapazität die Lastspitzen im Institutsnetz um etwa 10 Prozent, heißt es. Die gewohnten Betriebsabläufe wurden und werden davon nicht beeinflusst. Die Ergebnisse seien grundsätzlich auf industrielle oder gewerbliche Energiesysteme mit großen elektrischen Lastspitzen anwendbar. Zudem seien mittlerweile auch kommerzielle Batteriesysteme verfügbar und ihr Einsatz sei betriebswirtschaftlich rentabel. Bei den aktuellen Batteriepreisen seien Amortisationszeiten von fünf Jahren möglich.
Für die Reduktion der jährlichen Lastspitze lasse sich in der Praxis je nach Leistungspreis in der Regel eine Kosteneinsparung von 70 bis 90 Euro je Kilowatt erreichen, heißt es seitens des Instituts.
Die Praxis-Ergebnisse am Fraunhofer IISB zeigten eine sehr gute Übereinstimmung mit vorher durchgeführten Simulationen und seien grundsätzlich auf andere Verbraucher übertragbar.
Um eine effiziente und rentable Integration der Batteriespeicher zu garantieren, verfolgen die Spezialisten des Instituts dabei einen dreistufigen Ansatz: Mit Hilfe einer Datenanalyse werden zunächst verschiedene und für das weitere Vorgehen relevante Parameter extrahiert. Das umfasst auch spezifische Kenngrößen des betrachteten Lastgangs, wie z.B. den Energieumsatz oder die statistische Verteilung der Lastspitzen.
Nicht nur Batteriesysteme sondern auch thermische Speicher interessant
Mittels eines speziellen Optimierungsverfahrens werden anschließend die Batteriedaten festgelegt, beispielsweise die maximale Leistung und die Gesamtkapazität. Die genaue Bestimmung dieser Daten soll dabei eine Über- oder Unterdimensionierung des Speichersystems vermeiden. Bei Bedarf findet in dieser Phase noch eine Anpassung der Algorithmen für die Betriebsstrategie statt. Im letzten Schritt werden schließlich die Lastverläufe simuliert, die – basierend auf den historischen Daten – aus dem Einsatz des Batteriesystems resultieren.
Mit den Algorithmen des Fraunhofer IISB können den Angaben zufolge nicht nur Batteriesysteme bedarfsgerecht ausgelegt und optimal für die Lastspitzenreduktion genutzt werden. Ebenso ließen sich individuelle Erweiterungen mit zusätzlichen Komponenten berücksichtigen, beispielsweise ein Blockheizkraftwerk mit Wärmespeicher. Oft sei es auch interessant, Infrastrukturanlagen zur Bereitstellung von Wärme und Kälte mittels thermischer Speicher zu flexibilisieren und in die Lastspitzenreduktion zu integrieren. Im Vordergrund der Arbeiten stehe dabei stets die Übertragbarkeit auf andere Energiesysteme für eine möglichst breite Anwendung der Maßnahmen zur Lastspitzenreduktion.
Mit Speicheranbieter Hoppecke bereits Lösung für Industriekunden erarbeitet
Mit dem Anbieter von Batteriespeichern Hoppecke wurde bereits eine Lösung für einen Industriekunden erarbeitet. Die möglichen Einsparungen bei den Gesamtstromkosten seien betriebswirtschaftlich relevant und der Einsatz von elektrischen Batteriespeichern zur Lastspitzenreduktion sei rentabel. Mit einem anderen Geschäftsmodell wäre auch die Pufferung von Erzeugungsspitzen denkbar.
Dabei waren im Rahmen des Projektes sowohl eine effiziente Zwischenspeicherung großer Energiemengen als auch die Abgabe hoher Leistungen sicherzustellen. Im Ergebnis würde ein Energiespeicher von ca. 350 kWh eine Lastspitzenreduktion von ungefähr 40 Prozent ermöglichen, da viele der Lastspitzen nur sehr kurzzeitig aufträten.
Frederik Süllwald, Key Account Manager bei Hoppecke Batterien, berichtet dazu: „Durch die Reduzierung der Lastspitzen hätte unser Kunde ein Einsparpotential von rund 45.000 € im Jahr. Durch diese Einsparung würde der Speicher binnen weniger Jahre abbezahlt sein und der Kunde läge in der Gewinnspanne.“
Projekt Seeds betrachtet gesamte Kette der Energietechnik
Das bereits 2013 ins Leben gerufene Seeds ist ein gemeinsames Projekt der Fraunhofer-Institute IISB, IIS und ISC in Kooperation mit verschiedenen bayerischen Industriepartnern, das die gesamte Kette der Energietechnik betrachtet und nutzt. Der Schwerpunkt des Projektes liegt auf der effizienten Verknüpfung von Teilsystemen und einzelnen Komponenten durch leistungselektronische und kommunikationstechnische Schnittstellen zu einem intelligenten dezentralen Energiesystem. Das Fraunhofer IISB dient dabei selbst als Forschungs- und Demonstrationsplattform.
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