Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Unternehmen sich vor einem Stromausfall schützen können. Für welches System man sich entscheidet, hängt u. a. davon ab, wie schnell das Ersatznetz bereitgestellt werden muss, welche Verbraucher versorgt werden sollen und wie viel Energie dafür benötigt wird.
Hybridwechselrichter für Solaranlagen mit integrierter Notstromsteckdose sind in der Regel nur für Privathaushalte sinnvoll. Unterbrechungsfreie Stromversorgungsanlagen (USV), deren Umschaltzeit unterbrechungsfrei und durch Normen geregelt ist, eignen sich insbesondere für kritische Infrastrukturen, Rechenzentren und Krankenhäuser. Für Gewerbebetriebe und Industrie, die mit längeren Umschaltzeiten problemlos zurechtkommen, sind sie in der Regel nicht wirtschaftlich.
Dieselaggregate sind zwar robust und in verschiedenen Leistungsklassen erhältlich, allerdings sind diese Lösungen ausschließlich für den Netzersatzbetrieb konzipiert und können nicht – wie Speichersysteme – zusätzlich beispielsweise für die Optimierung des Eigenverbrauchs genutzt werden. Die Generatoren müssen außerdem regelmäßig gewartet werden und erhöhen die CO2-Bilanz. Nachhaltig ist das Konzept nicht.
Besser eignen sich für Energieversorger und Unternehmen dagegen ersatzstromfähige Batteriespeichersysteme, die sich mit verschiedenen Erzeugern, beispielsweise Solarstromanlagen, und Lasten kombinieren lassen. Sie bilden im Falle eines Netzausfalls nicht nur das Inselnetz, sondern können im Netzparallelbetrieb auch für den Eigenverbrauch, die Lastspitzenkappung oder die Netzanschlusserweiterung für die Ladeinfrastruktur eingesetzt werden. Diese Systeme arbeiten nicht nur im Notfall, sondern sind auch für die primären Anwendungsfälle im Netzparallelbetrieb einsetzbar und können in Anlagen mehrere Funktionen übernehmen. Die Umschaltzeiten von rund 10 bis 30 Sekunden sind in vielen Anwendungsbereichen akzeptiert.
Mit den Gewerbespeichern Scalebloc und Scalestac sowie dem Großspeicher Scalecube deckt Intilion, Anbieter von Energiespeichern, verschiedene Leistungsklassen ab. Die ersatzstromfähigen Systeme sollen das Netz für verschiedene Anwendungsbereiche stabilisieren und ersetzen, Lasten managen, den Eigenverbrauch verbessern oder Regelenergie bereitstellen.
Beispiel 1: Den Netzanschluss erweitern
Ein Autohaus erzeugte mit seiner lokalen Solarstromanlage maximal 30 Kilowatt Leistung. 60 kW bezog es aus dem Netz. Für den Betrieb neuer Ladesäulen mit 14 x 22 kW bzw. 2 x 75 kW Leistung erhöhte sich der Maximalverbrauch auf 300 bis 350 kW. Weil die Netzanschlussleistung und der maximale Leistungsbezug begrenzt waren, hätte eine neue Trafostation aufgebaut werden müssen – ein zeitaufwendiger und kostspieliger Prozess. Deshalb entschloss sich das Unternehmen, die Leistung mit zwei Stromspeichern vom Typ Scalebloc (68 kW/65 kWh) zu steigern. Sie erweitern den Netzanschluss und sollen zusätzlich bei einem Stromausfall Ersatzstrom liefern.
Beispiel 2: Ein Stichnetz stabilisieren
Maschennetze sind besonders ausfallsicher, weil sie über mehrere Einspeisepunkte verfügen und elektrische Energie über mehrere Verbindungsleitungen zu den Verbrauchern verteilen. Ihre Topologie zeichnet sich durch eine Vielzahl von Knoten und Maschen aus. Stichnetze sind hingegen typisch für eher ländliche Regionen mit geringer Lastdichte. Sie bestehen aus einer Reihe verzweigter Leitungen und sind von regionalen Abschaltungen besonders betroffen. Intilion hat daher für ein Stichnetz einen Großspeicher vom Typ Scalecube aufgebaut. Über eine präzise Frequenzmessung gleicht das Gerät bei diesem Megawatt-Projekt die Erzeugung und die Lasten aus und hält die Frequenz konstant auf 50 Hertz, was das Teilnetz und das Gesamtnetz stabilisiert.
Wird das Stichnetz bei einem Netzausfall abgetrennt, hält der Batteriespeicher das Netz durch seine netzbildende Eigenschaft aufrecht und stellt den Energieausgleich im Netz sicher. Dadurch verhindert das System, dass Erzeugungsanlagen wie zum Beispiele Wasserkraftwerke durch Über- oder Unterfrequenz abgeschaltet werden müssen.
Beispiel 3: Energieflüsse optimieren
Ein Sägewerk hatte fünf Solarstromanlagen mit je 120 kWp (Kilowatt peak) auf seine Dachflächen verteilt. Biotreibstoffe erzeugten insgesamt 200 kVA (Kilovoltampere). Die Netzanschlussleistung ist auf 200 kVA begrenzt. Weil sich der Bedarf mit dem Ausbau der Trockenkammer und der Sägelinie um 300 kVA erhöhte, beschloss das Unternehmen, zwei zusätzliche 400-kWp-Solarstromanlagen und einen Scalestac mit einer Leistung von 400 kVA und einer Kapazität von 616 kWh zu installieren.
Das Speichersystem bildet zusammen mit dem Dieselaggregat das Netz, optimiert die Energieflüsse durch eine überlagerte Gesamtsystemsteuerung, verbessert den Eigenverbrauch und führt bei einem Stromausfall das Inselnetz.
Bild: IntilionPascal Lefarth
Technical Manager
C&I Storage Solutions bei der Intilion AG.
Netzparallel oder netzbildend?
Im stromgeführten Netzparallelbetrieb werden Spannung, Frequenz, Wirk- und Blindleistung vom Netz vorgegeben. Der Speicher passt sich an die Netzspannung und Frequenz an, speichert überschüssigen Solarstrom zwischen und wird auf Basis externer Vorgaben be- und entladen. Dieses Konzept eignet sich z. B. für die Verbesserung des Eigenverbrauchs, zur Netzanschlusserweiterung und das Bereitstellen von Regelenergie. Im netzbildenden Betrieb gibt das Speichersystem die Spannung und Frequenz des Inselnetzes vor. Der Speicher wird nach Bedarf be- und entladen. Die Wirk- und die Blindleistung stellen sich durch die angeschlossenen Lasten und Erzeuger ein. Dieser Modus eignet sich für den Ersatz oder die Stabilisierung des Netzes und den Aufbau als auch die Führung eines Inselnetzes.
