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Energiesysteme mit Einsparpotenzial

Fraunhofer IISB forscht an Lastspitzenreduktion mit modularen stationären Batteriespeichern

| Redakteur: Alexander Stark

Stationärer elektrischer Energiespeicher zur Lastspitzenreduktion am Fraunhofer IISB in Erlangen.
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Stationärer elektrischer Energiespeicher zur Lastspitzenreduktion am Fraunhofer IISB in Erlangen. (Bild: Kurt Fuchs / Fraunhofer IISB)

Im Rahmen des Energieforschungsprojekts Seeds haben Forscher des Fraunhofer IISB in Erlangen ein skalierbares Batteriesystem ins Institutsnetz integriert. Diese elektrischen Batteriespeicher gleichen unerwünschte Lastspitzen ohne teure Eingriffe in Fertigungsabläufe aus. Mittlerweile sind auch kommerzielle Batteriesysteme verfügbar und ihr Einsatz ist betriebswirtschaftlich rentabel.

Erlangen – Für Industriebetriebe und gewerbliche Stromverbraucher ist das Thema Lastspitzenreduktion (engl. Peak Shaving) von betriebswirtschaftlicher Bedeutung. Die dabei angestrebte Glättung der Lastprofile erfordert aber oft unerwünschte Eingriffe in die Produktion und aufwendige Veränderungen an der Infrastruktur. Technologische Fortschritte und sinkende Preise ermöglichen mittlerweile den rentablen Einsatz elektrischer Batteriespeicher. So können elektrische Lastspitzen auf Verbraucherseite verringert werden, ohne in Fertigungsabläufe einzugreifen.

Im Rahmen des bayerischen Energieforschungsprojekts Seeds zeigt das Fraunhofer IISB in Erlangen, wie sich stationäre Batteriesysteme in bestehende Infrastrukturen integrieren lassen. Aktuell reduziert ein skalierbares Batteriesystem mit 60 kWh Speicherkapazität die Lastspitzen im Institutsnetz um ca. 10 %. Die gewohnten Betriebsabläufe wurden und werden davon nicht beeinflusst. Die Ergebnisse sind grundsätzlich auf industrielle oder gewerbliche Energiesysteme mit großen elektrischen Lastspitzen anwendbar.

Schematische Funktionsweise der Lastspitzenreduktion.
Schematische Funktionsweise der Lastspitzenreduktion. (Bild: Fraunhofer IISB)

Lastspitzenreduktion ohne Beeinflussung der Fertigung

In fast jedem Lastbetrieb treten unweigerlich Lastspitzen auf. Diese Lastspitzen sind stets unerwünscht, denn sie sind kostenintensiv und belasten die Stromnetze. In der Regel wird versucht, durch zeitweise Abschaltung oder zeitverzögerte Einschaltung von Produktionsanlagen diese Lastspitzen auszugleichen. Derartige Maßnahmen bedeuten aber massive Eingriffe in die Produktion. Eine wesentlich elegantere Lösung ist die Integration elektrischer Pufferspeicher zur Lastspitzenreduktion. Produktionsrelevante Eingriffe werden dadurch überflüssig und die Lösung eignet sich auch für die Reduktion von Spitzen im Netz.

Wie gut das funktioniert, testen die Wissenschaftler am Fraunhofer IISB live mit einem modularen Batteriesystem mit 60 kWh Kapazität, welches noch auf 100 kWh ausgebaut wird. Um den Batteriespeicher optimal auszunutzen und zu den richtigen Zeitpunkten zuzuschalten, haben die Forscher einen Algorithmus und Software für die Steuerung und Regelung entwickelt. Mit Batteriegrößen von 60 bzw. 100 kWh ergibt sich bereits eine mögliche Reduktion der Lastspitze von 10 bzw. 16 % für diesen Anwendungsfall. Bei den aktuellen Batteriepreisen sind Amortisationszeiten von fünf Jahren möglich.

Event-Tipp der Redaktion Die von PROCESS mitorganisierte VIK Jahrestagung am 23. Oktober 2019 in Berlin ist das Spitzentreffen der industriellen und gewerblichen Energiewirtschaft und der energieintensiven Branchen. Welche Themen bei der letzten VIK Jahrestagung diskutiert wurden, lesen Sie in unserem Beitrag „Klimaschutz vs. Wettbewerbsfähigkeit – Wie können energieintensive Unternehmen den Wandel gestalten? “.

Mit den Algorithmen des Fraunhofer IISB können nicht nur Batteriesysteme bedarfsgerecht ausgelegt und optimal für die Lastspitzenreduktion genutzt werden. Ebenso lassen sich individuelle Erweiterungen mit zusätzlichen Komponenten berücksichtigen, beispielsweise ein Blockheizkraftwerk mit Wärmespeicher. Oft ist es auch interessant, Infrastrukturanlagen zur Bereitstellung von Wärme und Kälte mittels thermischer Speicher zu flexibilisieren und in die Lastspitzenreduktion zu integrieren. Im Vordergrund der Arbeiten steht dabei stets die Übertragbarkeit auf andere Energiesysteme für eine möglichst breite Anwendung der Maßnahmen zur Lastspitzenreduktion.

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