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Stromspeicher

Infopoint der Nachhaltigkeitsagenda für Getränkeverpackungen

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© EIW

Fragen und Antworten

Welche Vorteile bringen Stromspeicher für Unternehmen?

  • Bei Leistungserhöhung durch Betriebserweiterung oder den Einsatz von E-Mobilität fallen keine oder geringere Anschlusskosten (Netzbereitstellungsentgelt) an
  • Möglichkeit von Lastmanagement und Nutzung günstiger Stromtarife
  • Möglichkeit der Teilnahme an neuen Geschäftsmodellen wie Speichermanagement 

Wie können mittels Speichern die Stromkosten gesenkt werden?

Viele Unternehmen haben branchenbedingt hohe Leistungsspitzen bei einem vergleichsweise geringen jährlichen Gesamtstromverbrauch. Dabei wird der Leistungsanteil der netzkosten zu einem nicht unwesentlichen Faktor der Gesamtstromkosten: Wenn ein Unternehmen mit 100.000 kWh Jahresverbrauch beim Leistungsbezug monatliche Maximalwerte von 40 kW hat, so liegt der leistungsabhängige Anteil bei 10 bis 15 Prozent der jährlichen Strom-Gesamtkosten. Diese Kosten können erheblich gesenkt werden, wenn die Leistungsspitzen mittels Lastmanagement reduziert werden, und dafür sind Stromspeicher ein geeignetes Werkzeug.

Vor allem kann auch der Eigennutzungsgrad von Photovoltaik-Anlagen durch einen Stromspeicher deutlich angehoben werden. und das hilft Stromkosten sparen. 

Können Stromspeicher auch die Notstromfunktion übernehmen?

Speichersysteme können auch so aufgebaut sein, dass sie bei Netzausfall über einen bestimmten Zeitraum die Versorgung mit Wechsel- oder Drehstrom übernehmen und auf „Inselbetrieb“ fahren. Dazu muss bei der Installation des Speichersystems bereits festgelegt werden, welche Verbraucher mit der zur Verfügung stehenden gespeicherten Energie zu versorgen sind. Systeme mit Notstromfunktion sind teurer, bringen aber Versorgungssicherheit für wichtige Verbraucher.

Welches sind die wichtigsten Bestandteile eines Speichersystems?

Die Speichereinheit besteht aus mehreren Batteriezellen, die zur notwendigen Speichergröße und Batteriespannung zusammengeschaltet werden. Dazu gehören auch die batteriespezifische Zellenüberwachung und das Zellenmanagement.

Die Leistungseinheit besteht aus einem Wechselrichter, Netzfiltern und Schutzeinrichtungen und dient zur Kopplung des Drehstromnetzes mit dem Gleichstromsystem der Batterieeinheit.

Das Energiemanagement ist die Steuerungs- und Regelungseinheit, die das Zusammenspiel von Laden und Entladen für die geforderten Betriebsbereiche optimiert, darüber hinaus gehören dazu Monitoringsysteme und Visualisierungsgeräte.

Welche Kosten fallen für ein Speichersystem an?

Bei der Anschaffung eines Speichersystems sind Wechselrichter und Energiemanagementsysteme mit einzukalkulieren.

Bleibasierte Speicher kommen inklusive Wechselrichter und Energiemanagement auf 750 bis 1.000 €/kWh. Lithium-Ionen-Speicher kosten inklusive Wechselrichter und Energiemanagement von 750 €/kWh (für Großanlagen) bis zu 2.500 €/kWh. 

Wie hoch ist die Lebensdauer von Speichersystemen?

Eine Lithium-Ionen-Batterie hat mit bis zu 8.000 Ladezyklen eine besonders hohe Lebensdauer. Würde der Speicher also theoretisch jeden einzelnen Tag komplett ge- und entladen werden, würde seine Leistung nach knapp 11 Jahren auf 80 Prozent abfallen. Blei-Gel-Batterien kommen lediglich auf bis zu 4.000 Zyklen.

Die kalendarische Lebensdauer wird bei Lithium-Batterien mit rund 15, bei Blei-Akkus mit 10 bis 20 Jahren angegeben. Wechselrichter haben eine Lebenszeit von 15 Jahren.

Damit die Leistungsfähigkeit möglichst lange hoch bleibt, sind sämtliche Batterietypen mit einem Tiefentladungsschutz ausgestattet.


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Bilder und Grafiken

Stationäre Speicher

Grafik Speichergrößen
© FENES / EIW
Stationäre Speicher in Betrieben nehmen für gewöhnlich im Ein- oder Mehr-Tages-Rhythmus Energie auf, um sie wieder abgeben zu können. Alle markterprobte Lösungen wie Blei- oder Lithium-Speicher gehören in die Gruppe der elektrochemischen Speicher: Energie wird mittels eines elektrochemischen Prozesses aufgenommen und bei Bedarf wieder abgegeben.

Netzkosten

Grafik Strompreis
© EIW
Netzkosten sind für Unternehmen ein wesentlicher Hebel zur Senkung der Ausgaben für Strom. Deren Anteil macht bei einem Wiener Gewerbebetrieb mit einem Jahresverbrauch von 110.000 kWh über 40 Prozent der Strom-Gesamtkosten aus. Hohe Leistungsspitzen trotz eines insgesamt geringen Stromverbrauchs gehen hier ins Geld.

Lastspitzen im Lebensmittel-Einzelhandel

Grafik Stromspitzen
© EIW / BMVIT

Die Grafik zeigt den wöchentlichen Verbrauch eines Supermarkts in der wärmsten und der kältesten Kalenderwoche des Jahres. Im Sommer ist de Grundlast und auch die Lastspitzen weitaus höher als im Winter, weil im Lebensmittel-Einzelhandel mehr als die Hälfte der elektrischen Energie auf Kühlaggregate entfällt.

Für Betriebe, die beim Lastmanagement intelligente Informations- und Steuerungstechniken ausgereizt haben, bieten sich Stromspeicher als praktikable Lösung an.

Lastspitzen kappen mittels Speicher

Grafik Lastmanagement
© EIW
Hier wird anhand einer Winterwoche in einem Vier-Sterne-Hotel mit Wellnessbereich schematisch dargestellt, wie zu Zeiten mit niedrigem Verbrauch ein Speicher mit ausreichend Kapazität geladen wird (grün), um in Zeiten mit hohem Verbrauch die Lastspitzen zu kappen (grau). Der jährliche Stromverbrauch des Hauses beträgt knapp über 400.000 kWh, die höchste Last in der dargestellten Winterwoche 120 kW.

Amortisationszeiten für ein Lithium-Ionen-Speichersystem

Grafik Ammortisation
© KEM-PRO-FIN

Amortisationszeiten für ein Lithium-Ionen-Speichersystem mit 150 kWh Kapazität. Die Gesamtkosten inklusive bidirektionalem Wechselrichter, Anlagen-Controller, Steuersoftware, Verkabelung und Montage belaufen sich auf 150.000 Euro.

Eine 30prozentige Förderung ist notwendig, damit sich die Anlage im Rahmen der Lebensdauer von 15 Jahren amortisiert – bei einer angenommenen Einsparung von 9.000 Euro jährlich ebenso wie bei 6.000 Euro.

Icon Glossar
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Glossar

Batteriespeichersystem

Außer der Akkueinheit, dem eigentlichen Speicher, werden für Batteriespeichersystem noch zusätzliche Komponenten benötigt. Neben dem Ladegerät ist das vor allem der Wechselrichter; der dient dazu, Wechselstrom aus dem Netz in Gleichstrom zum Beladen des Akkus umzuwandeln. Der Gleichstrom aus dem Akku wird beim Entladen wieder in Wechselstrom umgewandelt.

Entladetiefe (DOD – Depth of Discharge)

Speicher sollten nicht zu 100 Prozent entladen werden, weil die sogenannte Tiefenentladung zu einer verfrühten Alterung der Speicher führt. Die Entladetiefe gibt an, welcher Prozentsatz bei einem Entladevorgang entnommen werden kann – bei Lithium-Ionen-Akkus sind dies für gewöhnlich 60 bis 90 Prozent, bei Bleibatterien liegt der Wert darunter. Batteriemanagementsysteme sorgen für den Tiefentladeschutz.

Ladezustand (SOC – State of Charge)

Prozentsatz der noch entnehmbaren Energiemenge.

Lebensdauer

Die Zyklenlebensdauer gibt an, auf wie viele Vollzyklen – also die komplette Ladung und Entladung – eine Batterie ausgelegt ist, ehe sie nur mehr 80 Prozent ihrer ursprünglichen Speicherkapazität erreicht.

Die kalendarische Lebensdauer ist ein theoretischer Wert: Nach wie vielen Jahren erreicht der Batteriespeicher nur mehr 80 Prozent seiner Kapazität, ohne entladen oder geladen zu werden?

Maximale Lade- / Entladeleistung

Einzelne elektrische Anwendungen, etwa in Produktionsprozessen, benötigen kurzfristig große Energiemengen, was große Lastspitzen zur Folge hat. Um diese mit dem Speicher abdecken zu können, lässt sich an der maximalen Entladeleistung (in kW) ablesen. Eine hohe Entladeleistung bedeutet auch, dass der Akku schneller entleert ist; ebenso bewirkt eine hohe Ladeleistung dazu, dass der Akku schneller wiederaufgeladen ist.

Selbstentladung

Prozentangabe, wie stark sich ein Stromspeicher z.B. pro Monat entlädt, auch wenn kein elektrischer Verbraucher angeschlossen ist. Lithium-Ionen-Akkus haben hier besonders gute, also niedrige Prozentwerte.

Speicherarten

Lithium-Ionen-Batterien werden immer mehr zur Standard-Speichertechnologie. Sie gelten als besonders verlässlich und weisen hohe Energiedichte auf – also viel Kapazität bei wenig Raumbedarf. Die Speicherkapazität kann mit hohen Lade- und Entladeströmen fast komplett und ohne Schäden für die Batterie ausgenutzt werden. Der Grad an Selbstentladung ist recht gering, der Wirkungsgrad der Batterie hoch. Nach wie vor sind die Speicherpreise etwa im Vergleich zur Blei-Batterie relativ hoch, doch sinken die Batteriekosten kontinuierlich.

Bleibasierte Speicher haben im Vergleich weniger Energiedichte und eine geringere Lebensdauer. Ihr Vorteil: Derzeit sind sie noch wesentlich billiger sind als lithiumbasierte Batterien. Blei-Gel-Akkus, bei denen die Schwefelsäure in einem dickflüssigen Gel gebunden ist, brauchen keine belüfteten Aufstellungsräume.

Aqueous Hybrid Ion-Batterien basieren auf Salzwasser, sie gelten als günstige, robuste und vor allem besonders umweltfreundliche Speichertechnologie. Ihre Energiedichte ist vergleichsweise gering, also haben sie hohen Raumbedarf. Die Lade- und Entladezeiten sind im Vergleich zu Lithium-Ionen und Bleibatterien verhältnismäßig lange.

Speicherkapazität

Die Energiemenge, die ein Speicher im Neuzustand mit einer vollen Aufladung aufnehmen kann, wird für gewöhnlich in Kilowattstunden (kWh), aber auch in Amperestunden (Ah) angegeben.

Der entscheidende Wert ist die nutzbare Speicherkapazität: Sie gibt an, wie groß die entnehmbare Energiemenge unter Berücksichtigung der Entladetiefe ist.


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Weitere Informationen

  • OeMAG, Abwicklungsstelle für Ökostrom AG, bietet umfangreiche Informationen zur Investitionsförderung bei PV-Anlagen und Stromspeicher.
  • Umweltförderung im Inland: Gefördert werden unter Anderem Stromspeicher für die Energieversorgung von Inselanlagen.
  • Stromspeicherbericht 2018: Informative Broschüre, wie Unternehmen durch den Einsatz von Stromspeichern Energiekosten sparen oder selbst produzierten Strom aus Photovoltaik-Anlagen noch besser ausnutzen können.
  • Top 50 Solar® experts: Frage-und-Antwort-Forum rund um die Energiewende und erneuerbare Energien.
  • KEM-PRO-FIN: Im Rahmen dieses Leitprojekts der Klima- und Energiemodellregionen wurde ein „Werkzeugkoffer“ entwickelt, mit dem Projektideen standardisiert und geeignete Finanzierungsformen (Crowdfunding, Banken…) gefunden werden können.