Hybrid für Primärregelleistung

AEG Power Solutions entwickelt ein neues Konzept aus Energiespeicher und Power-to-Heat-Anlage.

Die Bereitstellung von Primärregelleistung wird mit dem zunehmenden Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz immer wichtiger, um die Netzfrequenz im Toleranzbereich zu halten. Beim Einsatz von Batteriesystemen führen neue Regeln der deutschen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) jedoch zu einer signifikanten Erhöhung der Kosten, da die Mindestanforderungen eine Überdimensionierung der Batterie um mindestens 33 Prozent bedingen. Verschiedene Projekte mit singulären Batterien wurden daher zunächst „on hold“ gesetzt, wie Jörg Liedloff, VP Business Development and New Markets bei AEG Power Solutions (AEG PS), betont. Der Batteriespeicher stellt nach wie vor einen großen Kostenfaktor bei der Bereitstellung von Regelleistung dar. Durch die aktuellen Regeln wird die Wirtschaftlichkeit eines singulären Batteriesystems für Primärregelleistung grundsätzlich in Frage gestellt, so AEG PS. Dabei sei es möglich, einen Teil der erforderlichen Kapazität aus einer anderen Quelle mit signifikant geringeren Kosten zu beziehen.

Hybrid aus Batteriespeicher und Power-to-Heat

AEG Power Solutions liefert für das Hybridsystem des Bremer Energieversorgers SWB 24 Speicherumrichter und weitere Komponenten. Die Fertigstellung der Inbetriebnahme und der Abschluss finaler Tests am Heizkraftwerk Hastedt sollen im ersten Quartal 2019 erfolgen. Foto: swb Erzeugung AG & Co KG (SWB)

Neue Konzepte stellen beispielsweise Regelenergie aus Batteriespeichern und Power- to-Heat (PtH)-Technologien in jeweils separaten Anlagenteilen oder – im Fall von AEG PS – aus einer gemeinsamen technischen Anlage zur Verfügung. Als langjähriger Lieferant von Batterie- und Stromumwandlungstechnik bietet AEG PS Lösungen mit Batteriespeicher- Containern, Zentralumrichtern und Managementeinheiten für Batteriespeicher an. Aus dieser Erfahrung entstand das Konzept eines kombinierten Batterie- und PtH-Systems. Für eine derartige Hybridanlage, bestehend aus Primär- und Sekundärregelleistungsquellen, die gemeinsam an einem Netzverknüpfungspunkt angeschlossen sind und als eine Einheit gesteuert werden, eignen sich, sagt AEG PS, besonders Wärmesysteme als Energiespeicher, da deren Auslegung einfach ist. Sie bieten eine große Kapazität zu günstigen Preisen und sollen zudem aufgrund ihrer thermisch trägen Speichercharakteristik tolerant gegenüber kurzzeitigen Schwankungen der zugeführten Leistung sein.

Reduzierung der Batteriekapazität und kürzere Amortisationszeit

Das neue Verfahren des Hybridkraftwerks sei für alle Anlagen mit Wärmeanwendungen oder Wärmesenken geeignet. Ein installierter thermischer Energiespeicher, der bereits für andere Anwendungen im Einsatz ist, bietet negative Energie, die normalerweise nur in der zweiten Stufe des Reservemarktes genutzt werden darf. Durch die Kombination des Batterie-Energiespeicher-Systems (BESS) mit der PtH-Anlage sollen sich die Kapazitäten des thermischen Speichers zu denen des Batterie-Systems addieren. Die Batteriekapazität könne dadurch deutlich kleiner (rund 50 Prozent) ausgelegt werden, wodurch sich die Investitionskosten (CAPEX) in diesem Bereich um etwa 30 bis 40 Prozent senken lassen, so Liedloff.

Aktuelle Marktpreise für Batterien variieren zwischen etwa 500 Euro und 1.400 Euro pro Kilowattstunde. Mit der Kombination aus BESS und PtH reduzieren sich mit den Investitionskosten auch die Amortisationszeiten. AEG PS rechnet vor: Bei einem Batteriepreis von beispielsweise 600 Euro verringert sich die Amortisationszeit von 8,4 Jahren, bei der Nutzung des Energiespeichers ohne Kombination mit PtH, auf fünf Jahre, wenn zusätzlich thermischer PtH-Speicher genutzt wird. Die Amortisationszeit reduziert sich damit um 40 Prozent. „Unser Team arbeitet seit 2015 an diesen Lösungen“, erklärt Jörg Liedloff. „Wir sind überzeugt, dass dieser Ansatz sehr kosteneffizient und äußerst zuverlässig ist, um die Anforderungen an die Netzstabilisierung zu erfüllen. Es ist ein großer Erfolg für uns, mit der SWB, die für das globale Kontrollsystem verantwortlich ist, zusammenzuarbeiten und unsere Lösung nun umzusetzen. Wir sind fest davon überzeugt, dass der Markt für solche Lösungen bereit ist und uns Chancen bieten wird.“

Das Hybridsystem kombiniert einen Batteriespeicher und Power-to-Heat-Technologie, um Primärregelleistung bereitzustellen. Foto: AEG Power Solutions

Mittelspannungstransformator und -schaltanlagen sollen im Konzept des neuen Systems für beide Teilanlagen genutzt werden können. Die Anlage kann zudem zusätzlich zur Primärregelleistung für positive und/ oder negative Sekundärregelleistung qualifiziert und genutzt werden, was nicht nur zusätzliches Erlöspotenzial bietet, sondern außerdem dazu beitragen kann, Netzausfälle zu überbrücken, berichtet Jörg Liedloff. Regelleistung, die dem thermischen System zugeführt wird, darf allerdings nicht an anderer Stelle im elektrischen System kompensiert werden. Ideal wäre es daher, wenn die benötigte thermische Leistung dem Wärmesystem aus nichtelektrischen Energiesystemen, wie zum Beispiel dem Erdgasnetz, zugeführt wird. Geeignete Anwender der Hybridtechnik seien damit laut AEG PS vor allem Betreiber von Fern- und Nahwärmesystemen mit oder ohne thermischen Speicher, wie kommunale Energieversorger. Auch Industrieunternehmen mit thermischen Prozessen, etwa einem eigenen Dampfkraftwerk, und Energieversorger, die das System mit konventionellen Erzeugungskapazitäten bündeln, sollen von der Anlage profitieren.

Einsatz bei Bremer Energieversorger

Die swb Erzeugung AG & Co KG (SWB), ein Bremer Energieversorgungsunternehmen, hat sich für das neue Konzept von AEG PS entschieden und Batteriespeicher und PtH für die Primärregelleistung kombiniert. Bei dem Hybridsystem wird die Energie sowohl in einem Batteriesystem als auch in einem elektrischen Wärmespeicher gespeichert. Beide Systeme sind mit einem Stromumrichter verbunden und werden als eine Einheit gesteuert. Damit wird der erforderliche bidirektionale Stromfluss (zum oder vom Netz) gewährleistet, die Frequenz konstant gehalten und letztendlich die Stabilisierung des Netzes ermöglicht, so AEG PS. Das Unternehmen hat 24 Speicherumrichter an SWB geliefert, die in ISO-Metallcontainern zusammen mit der Hybridspeicheroption – Leistungselektronik und Umschalteinrichtung – untergebracht sind. Weiterhin gehören zum Lieferumfang Niederspannungsverteilerschränke und die Hilfsstromversorgung sowie Mittelspannungstransformatoren und Durchlauferhitzer, die jeweils in separaten Gehäusen untergebracht sind. Die Anlage mit einer Leistung von 20 Megawatt, die eine Lieferung von 15 Megawatt Primärregelleistung ermöglicht, befindet sich seit Mai 2018 in der Installation vor Ort in Bremen. Die Inbetriebnahme startete nach Angaben von AEG PS im Januar 2019. Die Fertigstellung der Inbetriebnahme und der Abschluss finaler Tests sind für das erste Quartal 2019 geplant. (vb)

Kontakt: AEG Power Solutions GmbH, Andreas Becker, 59581 Warstein-Belecke, Tel. +49 2902 763-231, andreas.becker@aegps.com

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