Keine Last mehr mit der Spitzen-Last:
Peak Shaving und USV-Funktionalität in einem

Wie ein Energiespeichersystem von BENNING einem großen Automobilzulieferer technische und wirtschaftliche Sicherheit bietet

LKW mit BENNING Logo
Das USV-Energiespeichersystem wird in zwei Systemcontainern installiert und schlüsselfertig per LKW angeliefert

Warum sich mit einem Vorteil zufrieden geben, wenn man zwei haben kann?

Das scheint sich ein internationaler Automobilzulieferer mit mehreren Standorten in Deutschland gedacht zu haben, als er sich für das hybride USV-Energiespeichersystem ENERTRONIC modular Storage von BENNING entschieden hat. Denn damit erhielt das Unternehmen nicht nur eine leistungsfähige USV, sondern vor allem ein wirkungsvolles Instrument für effizientes Spitzenlastmanagement – mit allen positiven Effekten.

Die Debatte über den Industriestrompreis überdeckt die Tatsache, dass „Letztverbraucher, die das Netz besonders intensiv nutzen“– zumeist energieintensive Unternehmen, bereits heute Sonderkonditionen erhalten. Gemäß § 19 Abs. 2 StromNEV können Unternehmen, deren Verbrauch sich jährlich auf mindestens 7.000 Benutzungsstunden und 10 Gigawattstunden beläuft, ein individuelles Netzentgelt vereinbaren.*1

Um die damit verbundenen Vergünstigungen nicht zu gefährden, dürfen diese „Netz-Intensivnutzer“ keine Spitzenlasten im Netz verursachen, um die 7000 Stunden nicht zu unterschreiten. Das konnte bisher dazu führen, dass im laufenden Fertigungsbetrieb große Verbraucher ungeplant stillgelegt werden mussten. Diese Vorgehensweise wiederum wirkt jedoch konterkarierend zu den komplexen Fertigungsprozessen, die auf höchste Produktivität und Effizienz ausgelegt sind und einen ununterbrochenen Ablauf voraussetzen. Eine Konstellation, die Eingriffe zur Vermeidung von elektrischen Lastspitzen immer schwieriger macht und hohe wirtschaftliche Risiken birgt.

Lastenglättung aus dem Energiespeicher

Eine Herausforderung, die der Automobilzulieferer bereits vor ein paar Jahren mithilfe einer Lösung von BENNING – der USV ENERTRONIC modular Storage – an einem seiner Standorte erfolgreich gelöst und als Referenzprojekt etabliert hat.

Das System ist individuell konfigurierbar und vereint Energiespeicher, USV-Anlage und Energie-Management-System (EMS). Es wirkt sich vorteilhaft auf Effizienz, Betriebskosten und Versorgungssicherheit aus. Denn es ermöglicht eine grundlegend andere Reaktion auf kurzfristige Lastspitzen, nämlich die Einspeisung von zusätzlicher Energie aus dem Stromspeicher der USV – sozusagen klassisches Peak Shaving. Ungeplante Abschaltungen von Fertigungsanlagen können auf diese Weise entfallen.

Im Ergebnis resultiert das in höherer Produktivität, verbesserter Produktqualität und geringerem Anlagenverschleiß.

ENERTRONIC modular Storage Schrank und 19”-Einschub im Detail
ENERTRONIC modular Storage
ENERTRONIC modular Storage Schränke in einem Container
In den Containern installierte ENERTRONIC modular Storage

Benchmark: Dreifache Überlastfähigkeit

Die bisherigen Erfahrungen und die Kombination weiterer positiver Eigenschaften gaben den Ausschlag dafür, dass 2022 auch von einem anderen Werk desselben Konzerns – angesiedelt an einem traditionsreichen Industriestandort in Brandenburg – die Anfrage zur Installation einer USV ENERTRONIC modular Storage bei BENNING einging.

Schlüsselfertig in Systemcontainern

Ähnlich wie beim vorangegangenen Referenzprojekt war es zunächst gewünscht, das System in die bestehende Energieinfrastruktur zu integrieren. Anfängliche Überlegungen gingen davon aus, dass die Installation des Systems in den bereits vorhandenen Räumlichkeiten möglich sein würde. Im Verlauf der weiteren Planung wurde jedoch deutlich, dass es nicht möglich war, eine modulare Anlage mit dieser benötigten Systemleistung und Speicherkapazität ohne erheblichen zusätzlichen Aufwand im bestehenden Gebäude unterzubringen. Als wirtschaftlichste Alternative erschien die Installation in Systemcontainern, was sich am Standort in Brandenburg angesichts vorhandener Freiflächen, guter Montagebedingungen und kurzer Kabelwege problemlos umsetzen ließ. Die realisierte Turnkey-Lösung, die in je einem 20- und einem 40-Fuß-Container Platz fand, vereint den Vorteil einer kompakten, sicheren und kostengünstigen Unterbringung aller Systemkomponenten mit der einfachen Bereitstellung von Reserven für zukünftige Erweiterungen (pay as you grow).

Aus gespeicherter Energie wird Sicherheit

Von Anfang an wurde in der Planung sowohl die Nutzung von PV-Energie als auch der USV-Betrieb in Betracht gezogen. Insbesondere der USV-Betrieb macht aus Energie Sicherheit. Er bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, die im Falle eines längeren Netzausfalls von außerordentlicher Bedeutung sind. Dazu gehören die sichere Versorgung der Kommunikations- und Sicherheitstechnik, wichtiger IT-Bereiche, der Prozesssteuerung sowie der Notbeleuchtung in den Produktionshallen. In Kombination mit einer PV-Anlage lässt sich optional ein permanent verfügbares, netzunabhängiges Inselnetz als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme aufbauen.

ENERTRONIC modular Storage 19”-Einschub
ENERTRONIC modular Storage 19”-Einschub

Der 40 Fuß-Container wird auf seine Position gehoben

Die 7000 h-Regel: Vorteil mit Tücken

Einfach ist anders: Um die Vorteile eines „besonderen, individuellen Netzentgelts“ nutzen zu können, 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 erhebliche Netzentgeltreduzierung für die energieintensive Industrie auf max. 20 % des üblichen Satzes. Prozessbedingt können jedoch während der Produktion Lastspitzen auftreten, die zu einem Quotienten führen, der den Wert von 7000 h unterschreitet. Damit würde die Rückerstattung des Netzentgelts für das gesamte Jahr entfallen. Das USV-Speichersystem hat also u. a. die Aufgabe, diese Spitzenlasten zu kappen, also ein sogenanntes Peak Shaving zu gewährleisten.

Guter Ruf zahlt sich aus

Das erste in Betrieb befindliche hybride USV-Energiespeichersystem von BENNING genoss im Konzern des Autozulieferers einen derart guten Ruf, dass die erneute Entscheidung pro BENNING nahelag, als Anfang 2022 die Investition in ein Energiespeichersystem für den Standort in Brandenburg in Erwägung gezogen wurde. Damit zahlen sich die positiven Erfahrungen mit dem Referenzprojekt hinsichtlich Qualität und Flexibilität des Systems ebenso aus, wie die Expertise, Beratung und Planungsunterstützung durch das Engineering-, Sales- und Serviceteam von BENNING. Außerdem ist BENNING seit Jahrzehnten als ein leistungsstarker und zuverlässiger Partner für industrielle Stromversorgungsanlagen bekannt.

Gerade in einer Zeit mit gestörten Lieferketten und politischer Spannungen, war es für den Kunden von großer Bedeutung einen Partner zu haben, der diese Herausforderungen professionell bewältigen kann, ohne die Qualität und die Lieferleistung zu gefährden.

Monitoring und Control Unit (MCU)
Die Monitoring und Control Unit (MCU) ermöglicht mit einer Vielzahl an unterstützen Protokollen und Schnittstellen die Anbindung des Systems an EMS unterschiedlichster Softwarehersteller. Der in die Schranktür des Stromversorgungssystems eingebaute Systemcontroller (MCU 3000) besitzt ein 10,4” Touchdisplay.

Benchmark: Dreifache Überlastfähigkeit

Auf Basis der geforderten Eckdaten hat BENNING ein durchgängiges und detailliertes Konzept erstellt. Es beinhaltete die elektrischen Systemkomponenten, die Integration in die Container, die Containeraufstellung sowie die Anbindung an die Niederspannung und das kundenseitige Energiemanagement (EMS).

Der gleichzeitige USV- und Speicherbetrieb, die dreifache Überlastfähigkeit (Kurzschlussleistung) der Leistungselektronik, das Batteriesystem mit Entladeraten von mehr als 3C und über 10.000 Vollzyklen sind einige der herausragenden Merkmale, wenn es um das Benchmarking industrieller hybrider USV-Energiespeichersysteme geht. Darüber hinaus zeichnet sich das System durch eine Vielzahl von USV- und Speicher-Applikationen aus, die je nach Anforderung einen wirtschaftlichen und flexiblen Betrieb ermöglichen: Neben dem Peak Shaving und der Bereitstellung von Primärregelenergie ist es möglich, Energie aus alternativen Quellen (z. B. Photovoltaik, Wind) zu speichern und so die Energiebezugskosten zu minimieren. Das Speichersystem kann zudem Schnellladeenergie für Elektrofahrzeuge bereitstellen und Dank der integrierten, vollwertigen USV-Funktion wichtige Verbraucher im Fall eines Blackouts netzunabhängig und sicher mit Strom versorgen.

Eine detaillierte Termin- und Kostenplanung rundeten das vom BENNING Team entwickelte Gesamtkonzept ab. Ein Vorschlag, der alle Kundenanforderungen erfüllt – und dem Automobilzulieferer wirtschaftliches Peak Shaving kombiniert mit USV-Funktionalität auf höchstem Niveau bietet. Auf die Auftragsvergabe folgte die Lieferung, aufgeteilt in drei Losen, und die planmäßige Inbetriebnahme im März 2023.

Letztlich waren die lokale Fertigung in Deutschland, der uneingeschränkt hohe Qualitätsanspruch, die lange Produktlebensdauer sowie der außergewöhnlich lange Life Cycle Support ebenso investitionsentscheidend, wie die vom Kunden vorgenommene Kosten-Nutzen-Analyse.

In diesem Zusammenhang wurden die finanziellen Erträge der Investition mit den Kosten und der Verfügbarkeit des hybriden USV-Energiespeichersystems verglichen. Hierbei erwiesen sich u. a. die aus der modularen Systemarchitektur resultierenden Vorteile, wie einfache Redundanzbildung, flexible Erweiterungsmöglichkeiten und das multifunktionale Design als ausschlaggebende Faktoren.

ENERTRONIC modular Storage – Peak Shaving und USV-Funktionalität in einem

Mehrere Industrieroboter in einer Fertigungshalle

20 Fuß-Container für die Leistungselektronik ausgerüstet mit:

  • Doppelboden inkl. Aufstellrahmen für die Leistungselektronik
  • 4 x Umrichterschränken (USV) ENERTRONIC modular Storage 200 kVA
  • AC-Netzschlussfeldern mit NA-Schutz gemäß VDE AR-N 4105 / 4110
  • AC-USV-Verbraucherverteilung (auf sicherer Schiene)
  • Klimaanlagen
  • Druckentlastungklappen

40 Fuß-Container für die Lithium-Batteriesysteme ausgerüstet mit:

  • Grundrahmen für Batterieschränke sowie Reserveplatz für Erweiterungen
  • 16 Batterieschränken à 50 kWh
  • DC-Batterieanschlussfeldern mit Batteriecontroller
  • AC-Auxiliary-Verteilung (auf sicherer Schiene)
  • Klimaanlagen
  • Druckentlastungklappen

Smarte Lösungen für die Energiewende

Dieses Projekt beweist einmal mehr, dass BENNING heute und in Zukunft den Herausforderungen der Energiewende und den sich daraus ergebenden Kundenanforderungen mit innovativen, nachhaltigen Produkten begegnet. Das betrifft zum einen die Produkte an sich, so kann z. B. die bei vielen Unternehmen als reines USV-System eingesetzte USV ENERTRONIC modular SE, welche bereits auf Basis einer echten VFI-SS-111 USV entwickelt wurde, mittels Upgrades zu einem hybriden USV-Energiespeichersystem hochgestuft werden.

Zum anderen gilt dies für die Einbindung von regenerativen Energien. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf netzunabhängigen Insellösungen (Power Island), die in Verbindung mit Photovoltaik praktisch ohne externe Netzanbindung elektrische Energie bereitstellen können. Ein wichtiger Baustein für alle Unternehmen, die neben dem Speicher¬betrieb zur Energiekostenoptimierung oder Netzstabilisierung auch eine zuverlässige unterbrechungsfreie Stromversorgung zur Überbrückung eines längeren Blackouts benötigen.

Weitere Informationen

Autor/Kontakt: Ronald Metzig
Tel.: +49 172 2859286
E-Mail:

*1 Quelle: https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Beschlusskammern/BK04/BK4_71_NetzE/BK4_71_Ind_NetzE_Strom/BK4_Ind_NetzEntg_Strom_basepage.html

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