Einsatz von PV- und/ oder Energiespeicherlösungen in Industrie und Gewerbe

Der Einsatz von PV- und/oder Energiespeicherlösungen hat vorallem in Industrie und Gewerbe viele Vorteile:

1) Lastspitzenkappung / Peak Shaving

Peak Shaving bezeichnet man eine Form des Lastmanagement, die dazu dient, den Stromverbrauch in Spitzenlastzeiten zu reduzieren, in dem die Nachfrage im Stromnetz in Zeiten hoher Nachfrage reduziert wird. Dies erfolgt durch die Nutzung gespeicherter Energie oder durch die Erzeugung von eigenem Strom. Besonders bei Gewerbe – und Industrieverbrauchern kann Peak Shaving zu großen Einsparungen der Netznutzungsentgelte führen, da diese oft von der höchsten Leistungsspitze abhängen. Bei intensiver oder atypischen Stromnetznutzung können bis zu 80% eingespart werden. Damit ist Peak Shaving ein wertvolles Instrument, das insbesondere für Unternehmen von großem Nutzen sein kann.

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Quelle: Huawei

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1.1) Wie funktioniert Peak Shaving mit Photovoltaikanlage und Batteriespeicher? - Kommerzielle Spitzenlastkappung -

Aus wirtschaftlicher Sicht ist der Einsatz von Photovoltaik und Batteriespeichern zur gezielten Absenkung von kurzzeitigen Lastspitzen sehr interessant: Schon vergleichsweise geringe Investitionen können zu deutlichen Kosteneinsparungen führen. Peak Shaving, also das „Rasieren“ (engl. „shave“) von Lastspitzen, erfolgte bisher meist durch eine Reduzierung des Strombedarfs – oft jedoch zu Ungunsten der laufenden Produktion.

Die Kombination von selbsterzeugtem Solarstrom am Standort und einem dazugehörigen Speicherkonzept bietet Unternehmen jedoch neue Möglichkeiten die Kosten zu senken. Denn zusätzlich zum Netzstrom kann ein Stromspeicher „einspringen“, wenn viel Energie benötigt wird. Mögliche auftretende Lastspitzen werden so durch den Speicher abgefangen. Da der Speicher mit Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage gespeist wird, steigt der Verbrauch an Strom aus dem Netz also nicht – und das völligunabhängig davon, ob die Sonne scheint. Eine Photovoltaikanlage mit einem passend dimensionierten Speicher spart damit bares Geld. In Kombination mit einem smarten Lastmanagement stellen moderne, intelligente Stromspeicher den zusätzlich benötigten Strom sekundenschnell genau dann zur Verfügung, wenn er gebraucht wird.

 Quelle: e.on

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1.2) Technische Spitzenlastkappung

Eine weiter Möglichkeiten zur Nutzung der Spitzenlastkappung ist die technische Spitzenlastkappung.

Hier kann z.B. in einem Betrieb, welche max. 100 kW Anschlussleistung zu Verfügung steht aber immer wieder kurzfristig mehr als 100 kW Anschlussleitung benötigt, der Industrie-Batteriespeicher diese benötigte Leistung zur Verfügung stellen, um den Betrieb aufrecht erhalten zukönnen.

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1.3) Eine Speicherlösung muss richtig konzipiert sein

 Erneuerbare Energien, aber auch die Digitalisierung eröffnen Unternehmen ganz neue Möglichkeiten, die Energieerzeugung und -speicherung an den eigenen Strombedarf anzupassen. Für zielgerichtetes Peak Shaving ist es wichtig, dass der Speicher richtig dimensioniert ist.

Die optimale Größe eines Energiespeichers hängt von den individuellen Bedingungen und Anforderungen im jeweiligen Betrieb ab. Ein wesentlicher Faktor ist das Lastprofil des Unternehmens. Dieses sollte für die Planung eines Speichers im Detail bekannt und prognostizierbar sein. Lassen sich dazu noch Produktionsabläufe anpassen, sodass sie auf die Nutzungvon PV-Anlage und Batteriespeicher adaptiert werden können, lässt sich Peak Shaving besonders effizient als Lösung einsetzen.

Die Wirtschaftlichkeit des Speichers hängtvor allem von der möglichen Höhe der Stromkosteneinsparung ab. Hier müssen die Erhöhung des Eigenverbrauchs an Solarstrom und die Kostensenkung durch Peak Shaving berücksichtigt werden. Hinzu kommt die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlageselbst, abhängig von Größe, Ausrichtung und Sonneneinstrahlung. Für die Planung einer Solaranlage mit Speicherlösung sollten sich Unternehmen daher immer von Energieexperten beraten lassen. Denn ein System aus PV-Anlage und Energiespeicher amortisiert sich innerhalb weniger Jahre nur bei richtiger Planung.

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2) Optimierung des Eigenverbrauchs  

Bezeichnet Maßnahmen, mit denen Betriebe den Eigenverbrauch von selbst erzeugtem Strom aus z.B. Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) maximieren können, anstatt diesen ins Netz einzuspeisen. Diese Optimierung trägt zur Senkung der Stromkosten bei und reduziert die Abhängigkeit von externen Energieversorgern, was einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit der Stromversorgung aus erneuerbaren Energien in Deutschland leistet.    

Um den Eigenverbrauch zu optimieren, können zusätzlich verschiedene Maßnahmen umgesetzt werden, wie beispielsweise:

• Nutzung von Batteriespeichern um überschüssige Energie selbst zu nutzen
• Gezielt Verbrauch bei Überschuss aktivieren (Heizungsanlagen usw.)
• Elektrofahrzeuge mit Überschuss laden

Eine zentrale Rolle bei der Eigenverbrauchsoptimierung spielen Batteriespeicher, wie der Huawei LUNA2000-200kWh-2H0 Industriespeicher. Sie speichern überschüssigen Strom, ob selbst mit einer PV-Anlage erzeugt oder günstig eingekauft, und machen ihn später verfügbar, z. B. bei auftretenden Lastspitzen.

Quelle: MVV Energie AG

‍3) Notstromversorgung/ Ersatzstromversorgung/ USV – Unterbrechungsfreie Stromversorgung                              

Es sind verschiedene Begriffe und technische Verfahren möglich, um den benötigten Strom nach einem Stromausfall zu nutzen. Aus der IT-Branche kennt man die sogenannte USV. Diese sorgen dafür, dass die Stromversorgung der angeschlossenen Geräte über eine integrierte Batterie auch bei Stromausfall so lange wie nötig aufrechterhalten wird, bis z.B. ein Computer oder Server kontrolliert herunterfahren kann.

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Die Ersatzstromversorgung strebt ein anderes Ziel als die USV an. Hier werden in Verbindung mit einer PV-Anlage und dem Batteriespeicher, gezielt ausgewählte Verbraucher (oder im privaten Bereich auch das ganze Einfamilienhaus) über eine automatische Umschaltvorrichtung weiter mit PV-Strom versorgt, und zwar so lange bis die Batterie und/oder die PV-Anlage kein Strom mehr produzieren kann.

Die Umschaltung von Netzstrom auf Ersatzstromversorgung bedingt technisch und normativ eine Unterbrechung um das neue Stromnetz (Inselnetz) aufbauen zu können.

Eine Kombination von USV und einer Ersatzstromversorgung kann hier optimal kombiniert werden, um z.B. die Stromversorgung von IT-Infrastrukturen besser zu gewährleisten sowie die Ausfallsicherheit zu erhöhen.

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Die sogenannte Notstromversorgung spielt im Gewerbe kaum oder keine nennenswerte Rolle. Bei PV-Anlage im dem privaten Gebrauch, können bei Wechselrichter/Batteriespeicher ein oder zwei Steckdosen in der Nähe der PV-Anlage angeschlossen bzw. bei Stromausfall aktiviert werden. Die Leistung ist vom Hersteller der PV-Anlage anhängig.

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‍4) Variable / Dynamische Stromtarife  

Variable Stromtarife sind alternative Lösungen zu Standardstromtarifen. Der Variable Strompreis verändert sich durch Preisvorgaben von der Strombörse. Dies bedeutet, dass sich der Strompreis während des Tages oder von Monat zu Monat ändern kann.

Vorteile können dann erzielt werden, wenn der Eigenverbrauch an die schwankenden Strompreise angepasst wird. Die Preise können aufgrund von Faktoren, wie Angebot und Nachfrage sowie nach Tageszeit schwanken.    

Wesentliche Voraussetzungen für die Nutzung dynamischer Stromtarife sind:        

• ein Smart Meter mit einer stabilen Internetverbindung
• ggf. Zugang zu einem Energiemanager, um den Verbrauch effizient zu steuer

Eine optimale Nutzung der dynamischen Stromtarife kann dann erzielt werden, wenn beispielsweise Industriebatteriespeicher zum Einsatz kommen:              

• Bei Bedarf kann der günstige Strom eingekauft und im Batteriespeicher zwischengespeichert werden, um diesen im Anschluss nutzen zu können oder sogar später an der Börse zu einem besseren Preis einzuspeisen/ weiterzuverkaufen
• In Kombination mit einer PV-Anlage bei schlechten Wetterverhältnisse genutzt werden, wenn der Batteriespeicher ohne PV-Strom nicht geladen werden kann

Insgesamt fördern dynamische Tarife die effiziente Nutzung und tragen zur Integration erneuerbarer Energien ins Stromnetz bei.

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5) Netzqualität / Netzdienliche Speicher

Ein Industrie-Batteriespeicher zeichnet sich dadurch aus, dass er nicht nur überschüssige Solarenergie speichert, sondern auch aktiv zur Verbesserung der Stabilität und Effizienz des Stromnetzes beiträgt.

Im Standardnetz treten häufig Netzqualitätsprobleme auf, wie beispielsweise Oberschwingungen. Diese Störungen entstehen unter anderem durch elektronische Komponenten, wie Netzteile von z.B. Handyladegerät uvm.

Huawei bietet hierfür eine Lösung mit intelligenten Unterdrückungsalgorithmen für Oberwellen, um die Auswirkungen verschiedener Lasten auf die Netzqualität von Microgrids (dezentrale Stromverteilung) zu mindern

Eine verbesserte Netzqualität ist entscheidend, um den ordnungsgemäßen Betrieb von Präzisionsfertigungsanlagen sowie IT-Infrastrukturen sicherzustellen – dies gilt auch in Off-Grid-Szenarien.