Kurzzeitspeicher - Battery Cache
Batteriespeicher, auch als Solarbatterien bezeichnet, sind Akkumulatoren mit oftmals nur wenigen Kilowattstunden Speicherkapazität, die überwiegend dazu dienen, Ertragsüberschüsse während des Tages in ertragsarmen bzw. ertragslosen Abend- und Nachtstunden nutzen zu können und so Eigenverbrauch, Autarkie und Versorgungssicherheit zu erhöhen. Diese Batteriespeicher werden zumeist im privaten Bereich im Zusammenspiel mit Photovoltaikanlagen betrieben.
Gewerblich genutzte größere Batteriespeicher mit vielen kWh Speicherkapazität bis hin zu Batterie-Speicherkraftwerken mit Speicherkapazitäten im dreistelligen Megawatt-Bereich (MW) kennzeichnen große Off-grid Lösungen für Quartier Lösungen oder ganze Komunen.
Wichtige Kenngrößen von Batteriespeichern sind die Leistung und die Speicherkapazität. Letztere gibt an, welche Menge an Energie der Speicher aufnehmen kann (z. B. in kWh oder MWh).
In jüngerer Zeit haben sich Lithium-Ionen-Akkumulatoren als meist verwendeter Batteriespeicher durchgesetzt. Insbesondere werden auch Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren eingesetzt, welche sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit, hohe Sicherheit und kleinen Preis auszeichnen und auch als Antriebsbatterien im Bereich E-Mobilität zum Einsatz kommen.
Grund für die zunehmende Verbreitung sind stark gefallene Preise und eine hohe Zyklenfestigkeit. Einige Hersteller geben aufgrund von Simulationen an, mehr als 10.000 Lade- und Entladezyklen erreichen zu können. Unabhängige wissenschaftliche Publikationen verweisen auf geringe Erfahrungswerte im Praxiseinsatz. Die Verbraucherzentrale NRW geht derzeit von einer Lebensdauer zwischen 10 und 15 Jahren aus.
Ein Batterie-Speicherkraftwerk ist eine besondere Form des Speicherkraftwerkes, welches zur Energiespeicherung Akkumulatoren verwendet. Das leistungsstärkste Batteriespeicherkraftwerk (Stand Januar 2021) befindet sich in Kalifornien, leistet bis zu 300 MW und hat eine Kapazität von 1200 MWh. Im Vergleich dazu sind die größten Pumpspeicherkraftwerke deutlich leistungsstärker, da über 90 Pumpspeicherkraftwerke Leistungen von 1000 MW und mehr haben, mit Kapazitäten im GWh-Bereich. Zusätzlich zu Leistung und Kapazität sind auch Start- bzw. Regelzeiten wichtige Kenngrößen von Speicherkraftwerken.
Im Jahr 2016 waren weltweit Batteriespeicher mit einer Leistung von 1,5 GW installiert, mit stark steigender Tendenz: die im Jahr 2017 neu installierte Leistung wurde auf über 0,9 GW geschätzt. Weltweit waren im Mai 2017 etwa 700 Batteriespeicherkraftwerke in Betrieb. Davon nutzen 461, also etwa zwei Drittel der Werke, Lithium-Ionen-Akkumulatoren.
Mit einem Wirkungsgrad von rund 80 bis 90% sind Batteriespeicherkraftwerke effizienter als Druckluft- oder Pumpspeicher. Seit 1991 sind die Kosten für Lithium-Ionen-Akkus außerdem um rund 97% gesunken und dieser Trend hält weiter an. So rückt auch die Wirtschaftlichkeit solcher Lösungen immer mehr in den Fokus.
Im Juli 2018 waren in Deutschland 42 Batteriespeicherkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 90 MW im Betrieb. Nicht zu den Batteriespeicherkraftwerken zählen die zahlreichen kleinen Batterien in Privathäusern und in Betrieben, von denen allein in Deutschland im Mai 2017 etwa 54.000 betrieben wurden. Ihre Gesamtleistung liegt mit 188 MW mehr als doppelt so hoch wie die der o. g. kommerziellen Großspeicher. Es gibt Projekte, diese zu einem Schwarm zu bündeln und als virtuelles Kraftwerk zu betreiben.
RWE Batteriespacherkraftwerk Leuchturmprojekt (Quelle: RWE - LINK ) - RWE setzt beim Bau eines der größten und innovativsten Speicherkraftwerke Deutschlands auf Technologie von SMA
An den Standorten Lingen und Werne baut RWE bis Ende 2022 ein Batteriespeichersystem mit einer Gesamtleistung von 117 Megawatt. Das Speicherprojekt von RWE wird wichtige Systemdienstleistungen liefern. Diese sind für die Erhaltung der Netzstabilität auch bei hohen Anteilen schwankender Stromeinspeisung aus erneuerbarer Energieerzeugung nötig. Die Systemtechnik zur Integration und optimalen Steuerung der Be- und Entladung der 420 Lithium-Ionen-Batterie-Racks liefert die SMA Solar Technology AG (SMA). Insgesamt kommen dort 47 Batterie-Wechselrichter (Sunny Central Storage UP 3450) zum Einsatz.
Nach seiner Fertigstellung wird das Projekt nicht nur eines der größten Batteriespeicherkraftwerke Deutschlands sein, sondern auch eines der innovativsten: Die Batteriespeicher werden virtuell mit den RWE Laufwasserkraftwerken entlang der Mosel gekoppelt. Durch das Hoch- bzw. Herunterregeln der Durchflussmenge an diesen Anlagen kann RWE zusätzliche Leistung als Regelenergie bereitstellen und die Gesamtleistung der Batterien noch einmal um rund 15 Prozent steigern.
„Batteriespeicher sind ein wichtiger Baustein für das Gelingen der Energiewende. Sie helfen dabei, die Schwankungen im Stromnetz auszugleichen, die mit dem wachsenden Anteil der Erneuerbaren Energien zunehmen. Unser Projekt setzt neue Maßstäbe und zeigt, wie wir dem Markt durch die intelligente Verknüpfung von Batterieleistung mit Laufwasserkraftwerken noch mehr Flexibilität zur Verfügung stellen können“, erklärt Andrea Hu-Bianco, CEO der RWE Battery Solutions GmbH. „Mit SMA haben wir einen erfahrenen Hersteller an unserer Seite, mit dem wir bereits seit mehreren Jahren zusammenarbeiten. Kombiniert mit unserer Marktexpertise, Systemkenntnissen, technischen Kompetenz und Erfahrung im Anlagenbetrieb werden wir einen der größten und innovativsten Batteriespeicher Deutschlands realisieren und zuverlässig betreiben.“
„Wir freuen uns sehr, unsere Technologie und unsere Expertise in dieses zukunftsweisende Projekt einzubringen“, sagt Sebastian Seidl, Head of Project Sales bei SMA. „Lösungen von SMA sind von Amerika über Europa bis nach Australien in den größten und technologisch anspruchsvollsten Speicherprojekten im Einsatz. Unsere jahrzehntelange Erfahrung und unsere hohe Systemkompetenz können wir dabei immer wieder erfolgreich für unsere Kunden einsetzen, auch wenn es um völlig neue Anforderungen und Fragestellungen geht.“
Der SMA Sunny Central Storage UP ermöglicht mit einer Leistung von bis zu 3.960 kVA bei Systemspannungen von bis zu 1.500 V DC eine effizientere und flexible Anlagenplanung in Speicherkraftwerken. Durch den weiten DC-Spannungsbereich ist er kompatibel zu den meisten Batterietechnologien.