Sind smarte USV-Speicherkombinationen der wirtschaftliche Schlüssel zur Energiewende?

Die EU-Staaten haben sich im Dezember 2020 darauf verständigt, die EU-internen Treibhausgasemissionen, anstelle wie bislang geplant um 40 Prozent, um mindestens 55 Prozent gegenüber 1990 zu senken.*¹ Dazu plante die EU-Kommission im Jahr 2021 eine Reihe von Legislativ-Vorschlägen für die Anpassung der bestehenden EU-Klima- und Energiegesetzgebung vorzulegen.
Der Europäische Grüne Deal (European Green Deal, EGD) gilt dabei als Kernprojekt mit einer umfassenden Wachstumsstrategie für eine klimaneutrale sowie ressourcenschonende Wirtschaft bis zum Jahr 2050. Die EU wäre dann die erste klimaneutrale Industrieregion der Welt.
Die Umsetzung dieses ambitionierten Klimaziels insistiert zum einen die zügige Umstellung der Energieerzeugung von fossilen Brennstoffen auf regenerative Energiequellen und zum anderen, dass Industrie und Gewerbe ihren Strombezug und -verbrauch signifikant optimieren.

Aufgaben von Stromspeichersystemen in den Bereichen Netzdienstleistungen, erneuerbare Energien und Industrieanwendungen

Potentiale mittels Speichertechnologie ausschöpfen

Der erforderliche weitere Auf- und Ausbau regenerativer Energieerzeugung führt zu nicht prognostizierbaren Fluktuationen in der Energieeinspeisung. Energiespeicher geben den zur Lastglättung benötigten Spielraum, in dem sie kombiniert mit einem effizienten Lastmanagement signifikant zu einer definierbaren Glättung der Lastkurve innerhalb des Stromnetzes beitragen. Lastspitzen werden ebenso abgefedert wie ein Energieüberschuss.

Betriebskosten nachhaltig senken

Als wirtschaftliche Schlüssel-Hardware zur Energiewende in den Unternehmen bieten sich heute hybride USV-Speichersysteme an. Diese multifunktionalen Systeme lassen sich über entsprechende Kommunikationsschnittstellen in vorhandene Energie-Management-Systeme (EMS) einbinden.

Selbstgeführte, sogenannte inselbetriebsfähige USV-Speichersysteme bieten hier deutliche Vorteile. Sie können jederzeit unabhängig von Aufgaben des Lastmanagements, wie z. B. Peak Shaving, Load Leveling oder der Energiebezugsoptimierung, den kontinuierlichen Betrieb der angeschlossenen kritischen Verbraucher bei einer Netzstörung sicherstellen.

Das smarte Lastmanagement dieser Hybrid-Systeme kombiniert gleichzeitig die Steigerung von Sicherheit und Effizienz der Stromversorgung mit einer nachhaltigen Re­du­zie­rung der Betriebskosten. Alle Anwendungen, deren Energiebezug durch Stromspeicher vollständig oder teilweise zeitlich verschiebbar ist, stellen ein optimales Einsatzfeld dar.

Schnelle Amortisation durch Kombination

BENNING bietet mit seiner neuen Baureihe ENERTRONIC modular Storage individuell kon­fek­tionierbare Energiespeichersysteme mit echter USV-Funktion und „on-board“ EMS. Das smarte System ist abgestimmt auf:

• Industrieapplikationen
• Speicherung regenerativ erzeugter Energie
• Micro Grids

Die kritischen Verbraucher werden durch die USV-Funktion vor Netzstörungen gesichert. Gleichzeitig übernimmt das System in Verbindung mit dem „on-board“ EMS die Aufgaben des Lastmanagements und trägt somit im Vergleich zu Systemen ohne Speicherfunktion signifikant zu einer schnelleren Amortisation der Investition bei.

ENERTRONIC modular Storage übernimmt Lastmanagementfunktionen wie Peak Shaving und Load Leveling

Schlüsselfertig aus einer Hand

Auf der Basis bewährter Industrie-USV-Anlagen bietet BENNING eine modulare Architektur zum Aufbau von wirtschaftlichen Energiespeichersystemen, sowohl für netz- als auch für selbstgeführte Systeme.

Diese decken einen Leistungsbereich von bis zu einem Megawatt je Einspeisepunkt ab. Darüber hinaus lassen sich mit weiteren Einspeisepunkten innerhalb eines Bilanzkreises auch größere Systeme installieren.
Diese dezentrale Skalierung erlaubt die optimale und kostengünstige Integration in eine  vorhandene Infrastruktur. Ebenso besteht die Möglichkeit zur Qualifizierung oder Nachrüstung bestehender Energiespeichersysteme mittels modularer USV-Technik zu smarten, inselbetriebsfähigen Stromversorgungen.

BENNING versteht sich im Rahmen einer Turnkey-Lösung nicht nur als Hardware-Hersteller sondern als partnerschaftlicher System­integrator. Die nun folgenden Projekte verdeutlichen daher neben den technischen und wirtschaftlichen Aspekten ebenfalls, welche Beratungs-, Planungs- und Entwicklungsleistungen für eine erfolgreiche Umsetzung der unterschiedlichen kundenspezifischen Anforderungen notwendig sind.

Dazu sprach PN mit Herrn Ronald Metzig (Leiter Niederlassung Ost, BENNING) und Herrn Claus Kirmaier (Leiter Niederlassung Süd, BENNING).

Herr Metzig betreute die Planung und Umsetzung eines USV-fähigen Li-Ion-Batteriespeichersystems (320 kVA / 300 kWh) bei einem Industriekunden, genauer gesagt bei einem globalen Automobilzulieferer mit mehreren Standorten in Deutschland.

PN: Herr Metzig, bevor wir konkret in Ihr Projekt einsteigen, können Sie kurz etwas zur generellen Marktsituation hinsichtlich USV-fähiger Speichersysteme sagen?

Metzig: Aufgrund der Herausforderungen, die sich durch die Energiewende für die Unternehmen ergeben, ist das Interesse an USV-Speichersystemen aktuell sehr groß. Unsere Kunden wissen um die Vorteile eines hybriden Systems, das die Sicherheit für empfindliche Verbraucher erhöht und parallel die selbst erzeugte, regenerative Energie zwischenspeichert und flexibel zur Verfügung stellt.
Überlegungen hinsichtlich der Reduktion von Energiekosten, z. B. durch geringere Spitzenlasten, spielen ebenso eine Rolle wie die Schnellladung von Elektrofahrzeugen.

Wir stellen zurzeit fest, dass die Krise von vielen Unternehmen genutzt wird, um sich für die Zukunft gut aufzustellen. Dazu gehört meistens eine umweltfreundliche Energieversorgung z. B. auf Basis eines USV-fähigen Speichersystems.

PN: Sie sprechen die Überlegungen an – welche Motivation stand konkret bei diesem Automobilzulieferer im Vordergrund?

Metzig: Nun, schon die Projektbezeichnung „Energiespeicher für Spitzenlastmanagement (Peak Shaving) zur Einhaltung der 7000 h-Regel“ gibt darüber Aufschluss. Per Definition muss die Benutzungsstundenzahl, also der Quotient aus dem Jahresenergieverbrauch (> 10 GWh) und der höchsten Lastspitze, die im Integral von 15 Minuten auftritt, größer als 7000 Stunden sein. Die Erfüllung dieser Regel ist die Voraussetzung für die Erlangung eines individuellen Netzentgeltes gemäß Strom NEV (§19 Abs. 2), bzw. die erhebliche Netzentgeltreduzierung für die energieintensive Industrie auf max. 20 % des üblichen Satzes. Prozessbedingt können Lastspitzen während der Produktion auftreten, die zu einem Quotienten < 7000 h führen. Damit würde die Rückerstattung des Netzentgelts für das gesamte Jahr entfallen. Das USV-Speichersystem hat also u.a. die Aufgabe, diese Spitzenlasten zu kappen, das sogenannte Peak Shaving.

PN: Aber Lastmanagement ist doch eigentlich nichts Neues, schließlich ist es für die Großverbraucher von essentieller, wirtschaftlicher Bedeutung?

Metzig: Das ist grundsätzlich richtig. Allerdings wird in der Regel versucht, auftretende Lastspitzen durch zeitweise Ab- oder verzögerte Zuschaltung von Verbrauchern auszugleichen. Diese Art des Lastmanagements hat daher massive Auswirkungen auf die Fertigungsprozesse. Dies führte dann bei unserem Kunden zunehmend zu Schwierigkeiten. Als eine elegante Lösung erschien daher die Investition in ein Energiespeichersystem. Auf Grund der relativ hohen Investitionskosten für Speichersysteme werden zunehmend sogenannte „Multi-Use-Applikationen“ benötigt, um diese wirtschaftlich zu betreiben. Neben dem klassischen Peak Shaving zählen derzeit auch die Zwischenspeicherung von regenerativer Energie oder die Notstromfähigkeit dazu.

PN: Wie ist der Kunde auf die von BENNING entwickelte Lösung aufmerksam geworden?

Metzig: Mit dem USV-fähigen Speichersystem ENERTRONIC modular Storage besitzt BENNING derzeit ein Alleinstellungsmerkmal, welches im Markt für Aufsehen sorgt. Außerdem bestanden zum Mutterkonzern bereits Geschäftsbeziehungen. BENNING ist hier als flexibel agierender Turnkey-Spezialist für komplexe, hochverfügbare Stromversorgungs­systeme geschätzt. Allerdings war das aktuelle Projekt das erste mit diesem Standort in Sachsen.

PN: Wie wurde an das Projekt herangegangen und was hat der Kunde genau bekommen?

Metzig: Erste konzeptionelle Ideen wurden Ende 2018 ausgetauscht, gefolgt von einem Budgetangebot im ersten Quartal 2019. Nach Analyse und Klärung der technischen Details erhielten wir Ende 2019 den Auftrag. Projektierung, Fertigung, Lieferung, Inbetriebnahme und Probebetrieb waren im Sommer 2020 abgeschlossen. Unsere Serviceabteilung hat ein 320 kVA ENERTRONIC modular Storage System vor Ort beim Kunden installiert, ausgestattet mit 8 Modulen à 40 kVA (erweiterbar auf 10 Module), einem Netzanschlussfeld ge­mäß VDE AR-N 4105, einem DC-Anschluss- und Kommunikationsfeld sowie 10 Batterieschränken, deren Energieinhalt sich hierbei auf 300 kWh summiert.
Das ENERTRONIC modular Storage System basiert auf einer im Industrie-USV-Markt bewährten Hardware. Es zeichnet sich durch lineares Peak Shaving über den gesamten Last­bereich aus und verfügt über die notwendige USV-Funktion zum Schutz der kritischen Verbraucher.

PN: Welche besonderen Herausforderungen und kundenseitigen Anforderungen beurteilen Sie im Nachhinein als für die Auftragsvergabe entscheidend?

Metzig: Das Energiespeichersystem sollte in die vorhandene Infrastruktur des Unternehmens eingebunden werden und das selbstverständlich bei möglichst geringen Nebenkosten. Zur Aufstellung und Einbindung der Anlage kam somit aus technischer Sicht nur die firmeneigene Trafostation in Frage. Wegen der vorhandenen Netzstruktur bot sich die Anbindung direkt an die Niederspannungsebene an, zumal die ENERTRONIC modular Storage grundsätzlich diese Funktionalität bietet.

Eine Aufstellung im Schaltanlagenraum kam für den Kunden nicht in Frage. Der vorgesehene separate Raum erforderte eine sehr kompakte Ausführung, da das System für den Fall notwendiger Leistungsanpassungen flexibel skalierbar ausgelegt werden musste. Wir konnten aufgrund der modularen Architektur und des erfreulich geringen Footprints des ENERTRONIC modular Storage Systems von Anfang an ideale technische und sehr wirtschaftliche Lösungen offerieren. Vermutlich spielten auch diverse Soft Skills, angefangen mit der aktiven Kundenbetreuung über die Konzeption und Schnittstellenplanung bis hin zur Turnkey-Abwicklung durch unsere Serviceabteilung, eine große Rolle.

PN: Die Inbetriebnahme ist nun schon einige Zeit her. Gibt es ein Feedback des Kunden zum laufenden Betrieb des Systems?

Metzig: Für den Konzern hat diese Anlage Pilot­charakter. Inzwischen liegen Anfragen für vergleichbare USV-fähige Speichersysteme für weitere Standorte vor. Ich denke dies beweist, dass aktives Spitzenlastmanagement insbesondere in Verbindung mit der USV-Funktion, wie BENNING es anbietet, als wirtschaftlich sehr interessant bewertet wird.
Unserem Kunden ist bewusst, dass er sich in naher Zukunft weiteren Anforderungen der Energiewende, z. B. hinsichtlich der Möglichkeit zur Einbindung von regenerativen Energien, der Elektromobilität und der Steigerung der Energieeffizienz parallel zur unterbrechungsfreien sicheren Stromversorgung seiner betriebskritischen Prozesse an allen Standorten, stellen muss. Zumindest in Sachsen hat er dafür mit dieser Investition schon beste Voraussetzungen geschaffen.

PN: Das freut uns natürlich. Lassen Sie uns abschließend einen Blick in die Zukunft riskieren. Was denken Sie, wie wird sich der Markt für derartige Systeme zukünftig entwickeln?

Metzig: Natürlich spielen hier viele Faktoren eine Rolle. Dennoch prognostizieren wir, dass sich für unsere USV-fähigen Speichersysteme, die die USV-Klassifizierung VFI-SS-111 erfüllen, ein ganz neues Marktsegment etablieren wird. Dieses hebt sich von den bekannten Applikationen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit deutlich ab.

Ferner gehen wir aufgrund großer Kosten-Nutzen-Vorteile davon aus, dass in sehr vielen Bereichen der Industrie der Markt für herkömmliche Energiespeicher mit dem Markt für USV-Systeme verschmelzen wird.

PN: Herr Metzig, vielen Dank für die interessanten Einblicke in dieses richtungsweisende Projekt.

Weitere Informationen

Kontakt: Ronald Metzig
Tel.: +49 172 2859286
E-Mail: r.metzig@benning.de

Herr Kirmaier zeichnete sich verantwortlich für die Realisierung einer schlüsselfertigen USV-Speicherlösung (160 kVA / 462 kWh) bei Biogas Gröber Ruf GmbH & Co. KG, einem Erzeuger regenerativer Energie im süddeutschen Fuchstal.

_{*1 https://www.bmu.de/themen/klima-energie/klimaschutz/eu-klimapolitik/}