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Ausgewählte Ausgabe: 7/8-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Batteriespeicher in Industrie und Gewerbe

ENERGIESPEICHER | Im Zuge der Energiewende kommen auch Batteriespeicher zum Ausgleich der fluktuierenden Energieerzeugung durch erneuerbare Energien vermehrt zum Einsatz. Im Haushaltssektor werden Batteriespeicher zunehmend für die Stromversorgung, vorwiegend in Kombination mit einem Photovoltaik-System, installiert. Doch lohnt sich ihr Einsatz auch im Gewerbe- und Industriesektor? Lassen sich die Stromkosten von Unternehmen durch den Einsatz von Batteriespeichern senken? Und mit welcher Batteriespeichertechnologie kann hierbei am meisten eingespart werden?


Luftaufnahme eines Unternehmens mit Photovoltaikanlage.

Luftaufnahme eines Unternehmens mit Photovoltaikanlage.

Batteriespeicher kommen immer häufiger in der Stromversorgung zum Einsatz. Insbesondere in Haushalten sind die Installationen in den letzten Jahren stark gestiegen [1]. Damit stellt sich auch für den Gewerbe- und Industriesektor die Frage, ob es sinnvoll ist, in einen Batteriespeicher zu investieren. Anhand von realen Lastprofilen mehrerer Unternehmen und einer Kostenoptimierung mit verschiedenen Batteriespeichertechnologien wurde ermittelt, ob sich die jährlichen Stromkosten mit dem Einsatz eines Batteriespeichers senken lassen. Im Fokus der Untersuchungen stand die Reduktion des Leistungsentgelts. Zusätzlich wurde untersucht, inwieweit eine im Unternehmen vorhandene Photovoltaik (PV)-Anlage die Rentabilität eines Batteriespeichers beeinflusst.

Strombezugskosten in Industrie und Gewerbe

Der Strompreis in Industrie und Gewerbe setzt sich aus den Kosten für Strombeschaffung und Vertrieb, den Netzentgelten und Steuern, Abgaben und Umlagen zusammen. Das Netzentgelt ist abhängig vom Standort des Unternehmens und wird ab einem Jahresverbrauch von 100 000 kWh üblicherweise aufgeteilt in Arbeits- und Leistungsentgelt. Hierfür wird in der Regel eine registrierende Leistungsmessung durchgeführt und der maximale Leistungsbedarf als Mittelwert über eine Messperiode von 15 Minuten ermittelt. Die Höhe des Leistungsentgelts ist zudem abhängig von der Jahresbenutzungsdauer der Netznutzung, die als Indikator für die Gleichmäßigkeit des Strombezugs herangezogen werden kann. Eine Unterteilung erfolgt hier meist in < 2 500 h/a und > 2 500 h/a. So ist der Leistungspreis für eine Jahresbenutzungsdauer > 2 500 h/a um ein Vielfaches höher als bei einer Jahresbenutzungsdauer < 2 500 h/a, der Arbeitspreis jedoch deutlich geringer [2].

Reduzierung von Leistungsentgelt und energiebezogenen Strombezugskosten

Der Einsatz eines Batteriespeichers kann je nach Betriebsstrategie einzelne Bestandteile der Strombezugskosten senken und damit zu einem wirtschaftlichen Betrieb führen. Werden Lastspitzen geglättet und damit das Leistungsentgelt reduziert, spricht man von Peak-Shaving. Hierfür wird die Batterie zu Zeiten niedriger Last geladen und wiederum zu den Zeiten der auftretenden Lastspitzen entladen. Die vom Netz bezogene Jahresmaximalleistung, und damit auch das Leistungsentgelt, können so reduziert werden. Auch die energiebezogenen Strombezugskosten können gesenkt werden. Ist eine energieerzeugende Anlage wie zum Beispiel ein PV-System im Unternehmen vorhanden, so ist es möglich, die Eigenversorgung mit Hilfe eines Batteriespeichers zu erhöhen. Damit muss weniger Energie vom Netz bezogen werden und die energiebezogenen Anteile der Strombezugskosten wie Strombeschaffung und Arbeitsentgelt sinken [2].
Die vorliegende Studie untersucht die Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers, der für die Kappung von Lastspitzen eingesetzt wird. In einem weiteren Schritt wird das System um eine PV-Anlage erweitert, um die Wirtschaftlichkeit bei Erhöhung des Eigenverbrauchs durch den Batteriespeicher zu bewerten. Alle Untersuchungen erfolgen unter Berücksichtigung verschiedener Batteriespeichertechnologien.
Um die Systemkonfiguration mit den niedrigsten Stromkosten zu ermitteln, wird das Modellierungstool Open Energy Modelling Framework (oemof) [3] verwendet. Unter der Annahme, dass ein Unternehmen seinen Strombedarf ausschließlich durch Netzbezug deckt, wird mit einem linearen Optimierungsalgorithmus und einer Simulation über den Zeitraum von einem Jahr überprüft, ob die Stromkosten durch den Einsatz von Batteriespeichern gesenkt werden können. Hierfür werden Lastdaten von fünf Unternehmen aus unterschiedlichen Gewerben verwendet (Bild 1).

Bild 1  Lastgänge aller untersuchten Unternehmen. Es ist jeweils der Tag mit der Jahresmaximallast dargestellt.

Bild 1
Lastgänge aller untersuchten Unternehmen. Es ist jeweils der Tag mit der Jahresmaximallast dargestellt.

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Autoren

Dipl.-Ing. (FH) Caroline Möller

Jahrgang 1983, Studium Umwelttechnik/Regenerative Energien an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin. Seit 2011 Wissenschaftliche Mitarbeiterin beim Reiner Lemoine Institut gGmbH. Doktorandin im Projekt „EOS – Energiespeicherlösungen in der Region Osnabrück-Steinfurt“ der Hochschule Osnabrück.
caroline.moeller@rl-institut.de

M.Sc. Andreas Pfeif

Jahrgang 1986, Studium Regenerative Energien an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin. Seit 2016 Projektentwickler im Bereich Innovative Energielösungen bei der Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim GmbH.

Prof. Dr.-Ing. Martin Faulstich

Jahrgang 1957. Seit 2013 Inhaber des Lehrstuhls für Umwelt- und Energietechnik, Technische Universität Clausthal, Goslar. Bis 2016 langjähriger Vorsitzender des Sachverständigenrats für Umweltfragen der Bundesregierung.

Prof. Dr.-Ing. Sandra Rosenberger

Jahrgang 1971, seit 2008 Professorin für Verfahrenstechnik und Nachhaltige Energiesysteme an der Hochschule Osnabrück.

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