Welche Möglichkeiten gibt es der schwankenden Stromerzeugung durch Erneuerbare zu begegnen?

Das Fehlen von Speichermöglichkeiten führt dazu, dass es bei übermäßiger Produktion durch Wind- und Solaranlagen zu negativen Preisen kommen kann und dies eine künstliche Verknappung (Curtailment) zur Folge hat. Ein gewisser Teil von günstigem und grünem Strom wird in solchen Situationen aus ökonomischen Gründen nicht produziert und der Volkswirtschaft nicht zur Verfügung gestellt. Knappheit an Strom hingegen aus Erneuerbaren wird bisher durch den Einsatz von flexiblen Erzeugern, hauptsächlich Gaskraftwerken begegnet, deren Stromerzeugung kurzfristig flexibel hoch- und heruntergefahren werden kann. Folgende alternativen Optionen zur Erhöhung der Flexibilität werden derzeit überwiegend diskutiert:

1. Nachfrageseitige Flexibilität (Demand Side Flexibility)
2. Speicherung

       a.    Wasserkraft
       b.    Wasserstoff
       c.    Batterie

Nachfrageseitige Flexibilität seitens privater Haushalte oder des öffentlichen Sektors spielt derzeit aufgrund starrer Preisstrukturen und anderer Gründe eine bisher untergeordnete Rolle. Es fehlt der ökonomische Anreiz vom bisherigen Verbrauchsmuster abzuweichen.

Energiespeicherung bezeichnet die Umwandlung von Elektrizität in andere speicherbare Energieformen. Neben Pumpspeicherkraftwerken stellt Wasserstoff eine häufig diskutierte Technologie dar. In den kommenden Jahren ist jedoch nicht damit zu rechnen, dass nennenswerte Kapazitäten aufgebaut werden. Zum einen ist dies technisch anspruchsvoll und kostspielig, zum anderen muss zunächst ein entsprechendes wasserstofftaugliches Netzwerk zur Verfügung stehen.

Im Gegensatz dazu stellen Batteriegroßspeicher derzeit die beste Möglichkeit zur Stromspeicherung dar. Dies ist insbesondere auf technologische, aber auch politische Veränderungen zurückzuführen. Auf der technischen Seite haben eine verbesserte Batterieeffizienz mit verbesserter Speicherdauer und geringeren Investitionskosten das System wirtschaftlicher gemacht. Auf der politischen Seite erhöhen Umweltinitiativen, die den Übergang zu erneuerbaren Energien vorantreiben, den Bedarf an Flexibilität.

Was ist ein Battery Energy Storage System (BESS)?

Ein Batteriespeicher besteht in der Regel aus einigen Kernelementen. Das grundlegende Element ist ein Batteriesystem. Es enthält einzelne Niederspannungsbatteriezellen, die innerhalb eines Modul- oder Containergehäuses angeordnet sind. Diese Batteriezellen wandeln chemische Energie in elektrische Energie um. Obwohl es zahlreiche Lösungen für die Batteriechemie gibt, werden derzeit Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer Effizienz und Kosteneffizienz bevorzugt.

Dabei überwacht das Batteriemanagementsystem (BMS) den Betrieb der Batteriezellen und verfolgt die Lade- und Entladeparameter. Das Stromumwandlungssystem wandelt den Strom zwischen den Batteriezellen und dem Netz um und umgekehrt. Das Energiemanagementsystem (EMS) koordiniert das BMS, die Wechselrichter und andere Komponenten. Ein Sicherheitssystem überwacht die Betriebsbedingungen wie Temperatur und Rauchentwicklung.

Wie kann ein BESS wirtschaftlich eingesetzt werden?

Neben der Flexibilisierung auf der Nachfrageseite ist die gleichzeitige Installation von Speicherkapazitäten bei der Errichtung neuer Wind- und Solaranlagen ein möglicher Business Case.

Um von Arbitragemöglichkeiten entlang der verschiedenen Märkte profitieren zu können, ist eine Teilnahme am Energiehandel Voraussetzung. Für kommunale Versorger kann dies über Anbieter von Trading-as-a-Service Dienstleistungen aber auch durch eigene Handelseinheiten geschehen. Dabei ist zu beachten, dass für die effiziente Umsetzung des kompletten Handelszyklus einer Batterie ein hohes Maß an komplexen Funktionen zu erfüllen sind, wie beispielsweise numerische Optimierungsmethode, Echtzeitpositionsmanagement, automatisierter Handel, etc.

FORRS als Partner der Stadtwerke

FORRS ist eine führende internationale Strategie- und Managementberatung mit Schwerpunkt auf der gesamten Wertschöpfungskette im Energie-, Finanz- und Risikomanagement. FORRS arbeitet mit Kund:innen aus den Sektoren Energie, Finanzen und Industrie in Deutschland, in Europa und weltweit.

Wir begleiten unsere Kund:innen bei der Analyse der Ausgangssituation und bei der Erarbeitung von Vermarktungsstrategien rund um das Thema Batteriespeicher. FORRS verfügt über Daten, Technologien und vor allem langjährige Expertise im Energiehandel und bei der Umsetzung der Vermarktung von BESS. Nach Wunsch setzen wir dies auch in Kooperationen mit anderen Partnern um.

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