Amortisationszeit von Solar-Batteriespeichern

Batteriespeicher bzw. Energiespeicher sind vielfältig: Sie dienen der Notstromversorgung, speichern vorübergehend von Stromerzeugern oder aus erneuerbaren Energien erzeugten Strom, stellen auf Baustellen Energie für den Maschinenpark zur Verfügung oder unterstützen das Energie- und Spitzenlastmanagement eines Produktionsbetriebs. Doch die Batteriesysteme können noch mehr: Wer die eigenen Kapazitäten vermarktet, hilft bei der Stabilisierung des öffentlichen Netzes und kann zusätzliche Erlöse erzielen, die die Amortisationszeiten der Anlagen bis zu halbieren.

Aus Wasserkraft, Wind- oder Solarenergie genügend elektrischen Strom für die ganze Welt zu gewinnen, wäre theoretisch machbar: Erneuerbare Energien sind weltweit in ausreichendem Masse vorhanden; sie müssten nur genutzt und die entsprechenden Kraftwerke müssten gebaut werden.

Die „einzige“ Herausforderung bliebe die Verteilung und Regelung: Wo Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) oder Windräder stehen, scheint die Sonne oder bläst der Wind nicht immer genau dann, wenn der Strom dort oder woanders benötigt wird. Dafür fällt zu anderen Zeiten mehr Energie an, als gerade verbraucht werden kann. Dies führt zu Netzschwankungen, die vom Übertragungsnetzbetreibern (ÜNB) ausgeglichen werden müssen, damit es nicht zu einem Blackout kommt. Denn das Stromnetz kann sich nicht elastisch dem tatsächlichen Verbrauch anpassen: Es kann weder überschüssigen Strom speichern noch mehr abgeben, als erzeugt und eingespeist wird.

Mit dem Boom der erneuerbaren Energien und den stetig wachsenden Investitionen in Wind- und Solarenergieanlagen nimmt deshalb auch die Nachfrage nach Energiespeichern zu. Das gilt für Betreiber kleiner Balkonkraftwerke genauso für solche, die einen viele Hektar grossen Solarpark ans Netz hängen.

Dabei stehen heute immer mehr Privatverbraucher, Industrieunternehmen und Kommunen vor der Frage, ob sie die Investition in Energiespeichersysteme (ESS) wagen sollen: Was kostet ein solcher Batteriespeicher, was habe ich davon und ab wann amortisiert er sich?

Übrigens: Wie Unternehmen mit mobilen Energiespeichern Lastspitzen managen und ihre Stromkosten drastisch senken können, haben wir in diesem Beitrag für Sie zusammengefasst: Mobile Energiespeicher: Bedarfsspitzen kappen und Stromkosten drastisch senken. 

Die Gründe, um in ein solches Batteriesysteme zu investieren, sind vielfältig:

• Sie können mit Strom aus erneuerbaren Quellen genauso wie aus Dieselgeneratoren gespeist werden.
• Sie können (überschüssige) Energie speichern.
• Die Energie lässt sich zu einer anderen Zeit nutzen, wenn sie wirklich benötigt wird.
• Die Speicher unterstützen und entlasten den vorhandenen Netzanschluss, zum Beispiel, wenn auf einer Baustelle mehr elektrische Maschinen arbeiten müssen, als das Netz hergibt. Dies verschafft Betreibern mehr Flexibilität.
• Produktionsbetriebe können mit den Anlagen Spitzenlasten abfedern und die Speicher hinzuschalten, wenn der Strombedarf gerade besonders hoch und/oder die Kilowattstunde besonders teuer ist. Wer mit seinem Netzbetreiber einen Vertrag mit variablen Tarifen abschliesst, produziert flexibler und kostengünstiger.
• Die verfügbare Kapazität kann über einen Netzdienstleistungs-Partner vermarktet werden („Energy Trading“).

• Ist der Verbrauch grösser als die Erzeugung, wird sogenannte „positive Regelenergie“ erforderlich: Der Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) muss kurzfristig mehr Energie ins Netz bringen.
• Umgekehrt verhält es sich, wenn weniger Energie verbraucht als erzeugt wird; dann ist schnell „negative Regelenergie“ nötig: Man könnte weniger Strom produzieren oder mehr Verbraucher ans Netz bringen.

Auf der Seite der Erzeugungsanlagen stehen als Regelungsmöglichkeiten etwa Notstromaggregate, Blockheizkraftwerke (BHKW), Batteriespeicher, Pumpspeicher- und Kleinkraftwerke zur Verfügung. Sie können bei Mehrbedarf ihre Leistung erhöhen, bei Minderbedarf senken.

Als Verbraucher, die ein- oder ausgeschaltet werden können, dienen Biomasseanlagen, Lüftungsanlagen, Heizsysteme, Pumpen sowie ebenfalls Batteriespeicher, Pumpspeicher- und Kleinkraftwerke. Bei zu hohem Verbrauch im Netz können sie ihre Last senken, bei zu niedrigem erhöhen.

Sie können also sowohl als Erzeuger, als auch als Verbraucher mit einem Batteriespeicher zur Regelenergie beitragen.

Für Betreiber von grösseren Energiespeichersystemen ergeben sich interessante Handelsoptionen im Bereich der Energievermarktung, da die Batterien in beide Richtungen arbeiten und sekundenschnell überschüssigen Strom aufnehmen oder fehlenden Strom ins Netz abgeben können – schneller als alle anderen Technologien. Damit stellen sie als wichtige Regelmöglichkeiten zur Verfügung. Übrigens: Je mehr dezentrale Photovoltaikanlagen ans Netz gehen, umso mehr Stabilisierungsmöglichkeiten werden benötigt. Ein wachsender Markt also.

Für die Netzstabilität ist die Netzfrequenz besonders wichtig; sie liegt in Deutschland bei 50 Hertz (Hz) Wechselspannung und sollte möglichst immer gleich sein. Um Schwankungen auszugleichen, greifen die ÜNB auf die sogenannte Regelleistung oder Regelenergie zurück. Sie lässt sich in drei Qualitätsstufen unterteilen:

1. Anlagen der Primärregelenergie umfassen sofort, also in Sekundenbruchteilen, verfügbare und regelbare Kraftwerke, zum Beispiel Wasserkraftwerke: Eine Veränderung der Turbinenleistung beeinflusst unmittelbar die Stromerzeugung. Vollständig muss die Primärregelleistung innerhalb von 30 Sekunden erbracht werden und für mindestens 15 Minuten zur Verfügung stehen.
2. Die Systeme der Sekundärregelenergie sprechen nach wenigen Sekunden an; die volle Leistung muss erst nach fünf Minuten zur Verfügung stehen und für eine Stunde gehalten werden können. Bei Über- oder Unterproduktion von elektrischer Energie können zusätzliche Verbraucher oder zusätzliche Erzeuger in wenigen Sekunden ins Netz eingebunden werden. Diese Anforderungen erfüllen zum Beispiel die genannten Batteriespeicher, aber auch Pumpspeicherkraftwerke.
3. Bei der Tertiärregelenergie hat der Netzbetreiber 15 Minuten Zeit, zusätzliche Energiequellen oder Verbraucher zu aktivieren. Dies können ebenfalls Pumpspeicherkraftwerke, aber auch Gaskraftwerke oder Blockheizkraftwerke sein, die mit einer gewissen Verzögerung anlaufen und ans Netz angeschlossen werden können. Zwar liesse sich hier auch mit Batterien arbeiten; traditionell versteht man unter dieser Regelenergie aber eher die etwas träger reagierenden Systeme.

Alle genannten Kraftwerke, Anlagen oder Aggregate können eingesetzt werden, um das Netz zu stabilisieren.

Wer sich ein Energiespeichersystem für den Eigenbedarf auf den Hof stellt, um den Verbrauch besser zu managen oder Spitzenlasten zu kappen, kalkuliert heute mit bestenfalls etwa zehn Jahren für die Amortisation des Batteriespeichers. Wer nicht alle Vorteile ausschöpfen kann, muss sogar noch etwas länger warten, bis sich seine Investition rechnet.

Auch wenn das früher in der Industrie übliche Zeiträume waren, gelten inzwischen Amortisationszeiten von zehn oder mehr Jahren für solche Anlagen als nicht mehr ideal. Deshalb wollen wir hier explizit eine Möglichkeit von interessanten Zusatzerlösen nennen, die die Wirtschaftlichkeitsrechnung deutlich rosiger aussehen lässt: den Handel mit Energiespeicher-Kapazitäten, das Energy Trading.

Betreiber grosser Anlagen können im Rahmen sogenannter Netzdienstleistungen ihre Speicherkapazitäten einem Vermarkter anbieten, der sie in seinen Regel-Pool aufnimmt. Dort sind dann zum Beispiel neben Wasser- und Solarkraftwerken auch andere Batteriespeicher oder BKHWs gelistet. Die Händler vermarkten die Energiespeicher für die Sekundär- und Tertiärregelung.

Atlas Copco bietet ein umfassendes Portfolio an Batteriesystemen an, die mobil und einfach zu installieren sind und wenig Wartungsaufwand mit sich bringen.

Das Angebot beginnt bei den sehr kompakten ZBP-Aggregaten mit Anschlussleistungen ab 15 kVA etwa für Veranstaltungen oder Telekommunikationsanwendungen und reicht bis zu den ZBC-Speichern im Containermaß mit 250, 300, 500 oder auch 1200 kVA. Hier liegen die Einsatzbereiche bei Ladesäulen für den Fuhrpark, bei Netzdienstleistungen wie Regelenergie und Energy Trading, der Integration von Solaranlagen oder dem Betrieb von grossen Kranen auf Baustellen.

Weitere Vorteile der Batteriesysteme:

• Die Container-Batteriespeicher der ZBC-Reihe laufen parallel zum Netz und haben ein integriertes Batterie- und Energie-Management-System. Das heisst, die Batterie ist die Schnittstelle zwischen Verbrauchern und Erzeugern im Netzwerk.
• Zum Beispiel können angeschlossene PV-Anlagen durch den Energiespeicher gesteuert werden. Normalerweise würden sie bei einem Netzausfall (Blackout) abgeschaltet. Die ZBC-Batteriespeicher verhindern aber den Totalausfall, so dass die Batterie durch die Photovoltaikanlage weiter aufgeladen wird. Nach Ende des Netzausfalls stellt der ZBC die Einspeisung der PV-Anlage ins öffentliche Netz wieder her. Mehr zu Blackouts und wie Sie sich darauf vorbereiten, finden Sie in unserem Blog.
• Die ZBC-Aggregate können fernüberwacht werden.
• Anwender können ihre Anlagen skalieren, indem sie Module mit bis zu 16 Einheiten parallel schalten.

Mit einem Energiespeicher verschafft sich der Betreiber mehr Flexibilität und neben einem besseren Energiemanagement auch interessante Netzdienstleistungserlöse, die die Amortisationszeit drastisch verkürzen. Natürlich muss der lokale Stromversorger befragt werden, ob das Energy Trading am jeweiligen Standort überhaupt erlaubt ist.

Vor der Investition sollte auf jedem Fall ein Berater des Batteriespeicher-Anbieters, zum Beispiel von Atlas Copco, kontaktiert werden, um die individuellen Gegebenheiten zu diskutieren. Bei Produktionsbetrieben wird man sich idealerweise das Lastprofil über ein ganzes Jahr anschauen, mit Tag- und Nachtschwankungen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn eine eigene PV-Anlage vorhanden ist. Nur so lassen sich belastbare Aussagen für die Dimensionierung der Energiespeichersysteme treffen.