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Cluster-Treff

Systemintegration dezentraler Batteriespeicher - Ergebnisse aus dem Modellprojekt SWARM

Energie Campus N├╝rnberg EnCN
29. Juni 2016

Bericht

Der globale Aufbau neuer Fertigungskapazitäten im Bereich Lithium basierter Batterietechnologien und intensive Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen, insbesondere in Japan, Korea und China, haben in den letzten Jahren zu massiv sinkenden Preisen geführt. Aktuell sinken die Preise für diesen Batterietyp mit einem Lernkurvenfaktor von 15%-20%. Damit sind diese Systeme aktuell der Preisbenchmark, einzig Bleibatterien sind derzeit ähnlich günstig. Der Preisverfall führt zu einem Boom bei PV-Speichern zur Eigenverbrauchsoptimierung. Die Betriebsweise dieser Speicher steht dann häufig den Systemanforderungen entgegen. Eine zentrale Herausforderung, welcher man sich im Modellprojekt SWARM gestellt hat.

65 Hausspeicher zu je 21 KWh wurden für die Bereitstellung von 1MW Primärregelleistung zusammengefasst und vermarktet, erläuterte Dr. Claudia Leepa, N-ERGIE AG in ihrem einführenden Referat. Die Qualifizierung für die Teilnahme am Regelenergiemarkt (Primärregelleistungsvermarktung PRL) gelang dabei erstmals für dezentrale Speichersysteme.

Dr. Annika Kufner, Caterva GmbH stellte die Speicherbewirtschaftung und Vermarktung in den Mittelpunkt Ihres Beitrags. Um die Regelenergie bereitstellen zu können ist dabei die Überwachung des Speicherladezustandes zentral. Damit dieser idealerwiese um einen mittleren Wert schwankt, wird die PRL-Vermarktung durch intraday Handelsgeschäfte ergänzt.

Wie wichtig die Abstimmung von Zellchemie und Lademanagement für das Alterungsverhalten und damit die Wirtschaftlichkeit der Lösung ist, legte Dr. Holger Wolfschmidt in seinem Beitrag dar. Das zyklische über- und unterschreiten bestimmter Ladezustände wirkt sich, so seine Erfahrung, deutlich negativ auf die Lebensdauer der Batterien aus und muss in der Ladestrategie berücksichtigt werden.

Die Auswirkungen dezentraler Speichersysteme auf die Stromnetze sind Gegenstand der begleitenden Forschung, welche am Lehrstuhl für elektrische Energiesysteme, Prof. Dr. Matthias Luther durchgeführt und von Kishan Veerashekar präsentiert wurden. Seine Erkenntnisse bestätigen die praktischen Erfahrungen, wonach dezentrale Speicher bei geeigneter Netzintegration stabilisierend wirken können. Lediglich die Überlagerung von PV-Einspeisung bei gleichzeitigem Abruf von PRL kann zu einer Erhöhung der Auslastung im Verteilnetz führen.

Einen zentralen Teil des Projektes, nämlich die aus den multivalenten Einsatz resultierende, komplexe Ladestrategie der Speicher untersucht der Lehrstuhl Informatik 7 der FAU. Prof. Dr. Reinhard German stellte die Ergebnisse vor. Eine deutliche Erhöhung des Eigenverbrauchs von etwa 30% auf im Mittel 60% bis 70% ist bei gleichzeitiger Systemdienstleistungserbringung möglich, so seine zentrale Aussage. Dabei wurden auch unterschiedliche Betriebsarten, unter anderem prognosebasierte Ladestrategien betrachtet, die allerdings keine wesentliche Auswirkung hatten. Das Lademanagement der Speicher ist eine komplexe Angelegenheit und mit erheblichen Aufwendungen für den Aggregator verbunden.

Die Begleitforschung zur Kundenakzeptanz und Investitionsneigung leitete und präsentierte Prof. Dr. Veronika Grimm, Lehrstuhl für Volkswirtschaftslehre der FAU. Die zentrale Erkenntnis ihrer umfangreichen Arbeit ist die generell hohe Akzeptanz der Batteriespeichertechnologie und die durchaus vorhandene, idealistisch getriebene Investitionsneigung.

Fazit der Veranstaltung

Batterien entwickeln, getrieben durch den Preisverfall im Bereich der Lithium basierten Systeme, eine hohe Eigendynamik auch für Anwendungen im stationären Bereich. Die Kombination aus Eigenverbrauchsoptimierung und der Erbringung von Systemdienstleistungen ist möglich, dies wurde in dem Projekt eindrucksvoll nachgewiesen. Die Bewirtschaftung der Speicher muss dabei viele Aspekte berücksichtigen. Eigenverbrauch, Ladezustand zur PRL Erbringung, Alterungsverhalten und bei einem künftig möglichen massenweisen Einsatz sicher auch die Belange der Verteilnetzauslastung. Der Konflikt dieser vielfältigen Anforderungen verschärft sich möglicherweise noch, wenn die Größe der zum Einsatz kommenden Speichersysteme sich primär an Eigenverbrauchsoptimierung und Wirtschaftlichkeit orientiert, also wenn die eingesetzten Speicher deutlich kleiner gewählt werden als die im Projekt gewählte Variante mit 21 KWh.

Neben der umfassenden Darstellung der Projektergebnisse war der Clustertreff eine ideale Plattform zum Erfahrungsaustausch und zur Anbahnung neuer Kooperationen.

Fachlicher Ansprechpartner 
Torsten Urban
Tel. +49 911-20671-224
Fax +49 911-20671-733