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Bild 1. Das Energiespeichersystem mit effizienten und langlebigen Lithium-Ionen-Batterien vernetzt sich mit den anderen installierten Caterva-Systemen. So entsteht ein Verbund aus vielen ESS-Einheiten, der die Netzdienstleistung Regelenergie erbringen kann

Virtueller Großspeicher für PV-Anlagen

Bild 2. Das große Speichervolumen des ESS ermöglicht es einem typischen 4-Personen-Haushalt mit ca. 5.000 kWh Jahresverbrauch und einer Erzeugungsanlage von ca. 5 kWp, ca. 75 % seines Stromverbrauchs durch selbst erzeugten Strom zu decken

Auf ihr bisheriges Kerngeschäft, die bloße Lieferung von Strom und Erdgas, können sich Energieversorger nicht mehr beschränken, wenn sie zukunftsfähig bleiben wollen. So haben beispielsweise bei der N-Ergie Aktiengesellschaft inzwischen Energiedienstleistungen ein stärkeres Gewicht. Sie hat zudem mit Caterva das Pilotprojekt Swarm gestartet, bei dem Privathaushalte mithilfe eines Stromspeichers deutlich mehr ihres selbst erzeugten Sonnenstroms nutzen können.

Privathaushalte, die mit einer Photovoltaikanlage die Nutzung von Erneuerbaren Energien vorantreiben und ihr ökologisches Engagement mit Wirtschaftlichkeit verknüpfen wollen, setzen angesichts sinkender EEG-Vergütungen verstärkt auf Selbstverbrauch. Das Potenzial dafür ist groß: Laut einer im Sommer 2013 veröffentlichten Umfrage der TNS Emnid nutzten zum damaligen Zeitpunkt zwar nur 6 % der Deutschen den von ihnen selbst erzeugten Strom, 41 % interessierten sich jedoch bereits dafür.

PV-Anlage mieten
Vor diesem Hintergrund entwickelte N-Ergie das Produkt N-Ergie Solarstrom. Es spricht unter anderem die Kunden an, die wegen der hohen Investitionskosten oder aufgrund fehlender Ansprechpartner und mangelnden Fachwissens bisher noch zögerten, eine PV-Anlage zu installieren. Hauseigentümer können damit eine PV-Anlage kaufen oder auf zehn bis 20 Jahre zum Festbetrag inklusive einem „Rundum-Sorglos-Paket“ mieten. Je nach Anlagengröße und Verbrauchsverhalten nutzen die Kunden über das Jahr betrachtet bis zu 30 % des erzeugten Stroms selbst.

Eigenverbrauch steigern
Private PV-Anlagenbetreiber, die mithilfe eines Stromspeichers deutlich mehr ihres selbst erzeugten Sonnenstroms nutzen möchten, bilden die Zielgruppe für das Pilotprojekt Swarm, das N-Ergie 2014 zusammen mit Caterva gestartet hat. Auch hierfür ist das Potenzial groß: Im Netzgebiet der N-Ergie, das weite Teile Mittelfrankens und angrenzende Gebiete umfasst, speisen rund 45.000 dezentrale Erzeugungsanlagen mit einer installierten Gesamtleistung von mehr als 1.700 MW ein – die meisten davon privat genutzte PV-Anlagen. Das von Caterva entwickelte Energiespeichersystem (ESS) (Bild 1) mit einer Gesamtleistung von 20 kW und einer Kapazität von 21 kWh brutto ermöglicht eine Deckung des individuellen Strombedarfs aus Eigenerzeugung von 60 % bis 80 %. Die Innovation des ESS liegt in seiner zweiten Funktion: Über Mobilfunk lassen sich Energiespeichersysteme – im Pilotprojekt zunächst bis zu 75 – zu einem virtuellen Großspeicher in Form eines Schwarms vernetzen. Die gebündelte Speicherleistung wird als Primärregelleistung bereitgestellt und trägt bei Abweichungen der Netzfrequenz zur Stabilisierung des Stromnetzes bei. Besteht ein Überangebot im Netz, speichert der Schwarm Strom, umgekehrt speist er bei Strombedarf in das Netz ein. Aufgrund der Dimensionierung des Speichers sind die Erhöhung des Eigenverbrauchs und die Bereitstellung der Regelleistung parallel möglich.

Mit dem Speicher kann ein Kunde seinen Haushalt bis zu zwei Tage lang unabhängig vom Stromnetz versorgen. Zu seinem hochwertigen Innenleben (Bild 2), gehören Lithium-Ionen-Akkus von Saft, eine von Siemens entwickelte Elektronik sowie ein dreiphasiger Wechselrichter. Durch die Miete des Speichers auf 20 Jahre inklusive Installation und Wartung kennt der Kunde alle Kosten. Dabei sind die Mietkosten günstig, weil die Erlöse aus der Bereitstellung von Regelenergie darin einkalkuliert wurden. Zusätzlich reduzieren sich durch den hohen Selbstverbrauch die Stromkosten erheblich und der Kunde macht sich ein Stück weit unabhängig von der weiteren Strompreisentwicklung. Allerdings nennen die von N-Ergie befragten ersten Nutzer die finanziellen Vorteile lediglich als einen von mehreren Gründen, weshalb sie sich für das ESS entschieden haben. Ebenso bedeutsam scheint das Interesse an „neuer Technik und Fortschritt“ sowie die Chance mit einem „hochmodernen Speicher zur Energiewende beitragen“ zu können.

Entlastung der Netze
Auch die Motivation von N-Ergie sich an dem Pilotprojekt zu beteiligen, beschränkt sich nicht darauf, innovative und marktfähige Ansätze für das Kundengeschäft der Zukunft zu entwickeln. Angesichts der Herausforderungen für das Verteilnetz unter den Bedingungen volatiler Stromeinspeisung interessieren sich die Netzstrategen für die Auswirkungen der dezentral verteilten Kleinspeicher mit übergeordneter Intelligenz auf das Verteilnetz. Insbesondere bedeutsam und noch weitgehend ungeklärt sind die gegenseitigen Einflüsse von übergeordneter Frequenzsteuerung im Übertragungsnetz und lokaler Spannungshaltung im Verteilnetz. Eine zentrale Frage für den Netzbetreiber ist weiterhin, wie gut die Netze durch die Speicher entlastet werden, und ob und in welchem Maße sich der Einsatz von Speichersystemen auf den künftigen Umfang von Netzausbaumaßnahmen in Verteil- und Übertragungsnetzen auswirken könnte. Auch der wirtschaftliche Nutzen sowohl für die beteiligten Privathaushalte als auch für das gesamte Energiesystem ist noch nicht abschließend quantifiziert.

Kooperation mit der Wissenschaft
Um diesen und weiteren Fragestellungen im Bereich der Netze und des Vertriebs systematisch nachgehen zu können, kooperiert N-Ergie mit Hochschulen in der Region. Das Innovationsprojekt Swarm wird von drei Lehrstühlen an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg wissenschaftlich begleitet. Mit den technischen Forschungsvorhaben befassen sich die Lehrstühle für Elektrische Energiesysteme sowie für Rechnernetze und Kommunikationssysteme, die ihrerseits in beratender Funktion vom Lehrstuhl für Wirtschaftsmathematik unterstützt werden. Am Lehrstuhl für Wirtschaftstheorie ist die dritte Begleitstudie angesiedelt. Sie untersucht verhaltensökonomisch die Charakteristika von Personen bzw. Privathaushalten, die in eine innovative Technologie investieren, sowie die Kriterien, die für diese Entscheidungsprozesse bedeutsam sind. Die Ergebnisse der drei wissenschaftlichen Begleitstudien werden bis 2018 erwartet. Von der Kooperation der N-Ergie mit der Wissenschaft werden beide Partner profitieren: Wissenschaftliche Methoden, wie Simulationsmodelle, erlauben Erkenntnisse in einer Tiefe, die jenseits der Kapazitäten eines regionalen Energieversorgers liegen. Gleichzeitig gewinnen die Wissenschaftler Zugang zu empirischen Daten, zum Beispiel in Form von Netzdaten oder Lastprofilen. Zudem wird der wissenschaftliche Nachwuchs durch die Einbindung in das Projekt gefördert. Der Freistaat Bayern unterstützt das Pilotprojekt Swarm mit Fördermitteln. Im Sommer 2015 soll sich der erste Schwarm virtuell vernetzen und damit ein weiterer Schritt von der fossilen hin zur neuen Welt erfolgen. (no)

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Autor:
Josef Hasler ist Vorsitzender des Vorstands der N-Ergie Aktiengesellschaft in Nürnberg. E-Mail: presse@n-ergie.de