STEAG Großbatterie - Systeme für mehr Versorgungssicherheit
Im Zuge der Energiewende steigt der Anteil Erneuerbarer Energien im deutschen Strommix immer weiter an – 55 bis 60 Prozent sollen es bis zum Jahr 2035 sein. Das ist erfreulich, führt aber auch zu immer stärkeren Schwankungen im Stromnetz. Diese Schwankungen müssen jeweils kurzfristig ausgeglichen werden. STEAG geht hierfür neue Wege: Bis Anfang 2017 investieren wir 100 Millionen Euro in sechs Großbatterie-Systeme – ohne Fördermittel in Anspruch zu nehmen. Um eine gewisse Verteilung über das Netz zu erhalten, entstehen die Großbatterie-Systeme an sechs deutschen STEAG-Standorten: Lünen, Herne und Duisburg-Walsum in Nordrhein-Westfalen sowie Bexbach, Völklingen-Fenne und Weiher im Saarland. Was diese Systeme leisten und warum sie in Zukunft für die Versorgungssicherheit immer wichtiger werden, das erfahren Sie hier.
Wie Schwankungen im Stromnetz entstehen
Wie Schwankungen im Stromnetz entstehen
Schwankungen im Stromnetz entstehen, wenn die Summe der Einspeisungen von der Summe des aktuellen Verbrauchs abweicht. Durch den steigenden Anteil von Erneuerbaren Energien im deutschen Strommix nehmen diese Schwankungen zu, denn die Produktion von Solar- oder Windenergie ist ungleichmäßig und nicht exakt vorherzusagen. Sonne und Wind halten sich nicht an Prognosen. Auch unerwartet hoher bzw. niedriger Verbrauch, Fehler in der täglichen Bedarfsprognose oder Kraftwerksausfälle führen zu Schwankungen im Stromnetz. Dann ist auf einmal mehr oder weniger Strom im Netz, als gebraucht wird, und die Frequenz weicht vom Sollwert 50 Hertz ab.
Warum diese Schwankungen umgehend ausgeglichen werden müssen
Warum diese Schwankungen umgehend ausgeglichen werden müssen
Beträgt die Schwankung im Stromnetz zehn Millihertz oder mehr, muss sie umgehend ausgeglichen werden, damit das Netz in einem stabilen Zustand bleibt – „Netzausregelung“ ist der Fachbegriff hierfür. Ein instabiles Netz könnte zu Störungen bei elektrischen Anlagen führen – etwa bei Maschinen von Industrieunternehmen oder auch bei technischen Einrichtungen im Stromnetz. In der weiteren Folge könnte es zum gefürchteten Blackout kommen, also zum Totalausfall des Stromnetzes.
Wie Schwankungen im Stromnetz ausgeglichen werden
Wie Schwankungen im Stromnetz ausgeglichen werden
Die Betreiber des deutschlandweiten Übertragungsnetzes (Tennet TSO, 50Hertz Transmission, Amprion und TransnetBW) haben die Aufgabe, das Leistungsgleichgewicht zwischen Stromerzeugung und -abnahme ständig aufrechtzuerhalten und dadurch die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Hierzu nutzen sie die wöchentlich ausgeschriebene und von den Anbietern entsprechend vorgehaltene sogenannte Regelenergie. Ist das Netz unterspeist, fällt die Netzfrequenz unter 50 Hertz, und es muss Energie eingespeist werden (positive Regelleistung); ist das Netz überspeist, steigt die Netzfrequenz über 50 Hertz, und es muss Energie aus dem Netz genommen werden (negative Regelleistung). Dabei wird zwischen Primär- und Sekundärregelleistung sowie Minutenreserve unterschieden. Primärregelleistung muss innerhalb von 30 Sekunden, Sekundärregelleistung innerhalb von 5 Minuten, Minutenreserve innerhalb von 15 Minuten im erforderlichen Umfang bereitgestellt werden.
Welche Rolle unsere Großbatterie-Systeme künftig bei der Netzausregelung spielen
Welche Rolle unsere Großbatterie - Systeme künftig bei der Netzausregelung spielen
Für die Erbringung der wöchentlich von den Übertragungsnetzbetreibern ausgeschriebenen Primärregelleistung gehen wir von STEAG künftig neue Wege. Bislang wurde sie vor allem durch konventionelle Kraftwerke erbracht. Erstmals werden wir hierfür in großem Stil Großbatterie-Systeme einsetzen. Innerhalb von Sekunden gleichen sie Frequenzschwankungen im Stromnetz aus – indem sie bei zu niedriger Frequenz Energie einspeisen oder bei zu hoher Frequenz Energie speichern. Die Anlagen werden alle aktuell gültigen Kriterien der Leistungserbringung für Batteriespeicher in der Primärregelung erfüllen – dazu zählt auch die Mindesterbringung über 30 Minuten. Bei der Entwicklung der neuen Großbatterie-Systeme konnten wir auf Erfahrungen zurückgreifen, die wir mit dem Batterie-System LESSY im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojektes zusammen mit Evonik und weiteren Partnern gewonnen hatten. Mit dem am Kraftwerk Völklingen-Fenne installierten LESSY-System haben wir als einer der ersten Anbieter überhaupt von Februar 2014 bis Ende Februar 2016 eine Großbatterie (1 MW Leistung) für die Primärregelleistung genutzt.
Warum die Primärregelleistung 30 Minuten zur Verfügung stehen muss
Warum die Primärregelleistung 30 Minuten zur Verfügung stehen muss
Die Primärregelleistung bildet das „Rückgrat“ der Netzausregelung: Sie muss mindestens 30 Minuten zur Verfügung stehen, damit das Stromnetz auch bei Großstörungen mit länger anhaltenden Schwankungen gestützt und zu einem sicheren und stabilen Betrieb zurückgeführt werden kann. Simulationen von STEAG am Beispiel von real aufgetretenen Großstörungen, beispielsweise infolge der fehlerhaften Abschaltung zweier Hochspannungsleitungen während der Ausschiffung eines Kreuzfahrtschiffes auf der Ems im Jahr 2006, haben dies bestätigt.
Wie unsere Großbatterie-Systeme aufgebaut sind
Wie unsere Großbatterie - Systeme aufgebaut sind
Man kennt das von tragbaren elektrischen Geräten: Wenn viel Energie benötigt wird, braucht man mehrere Batterien. Unsere Großbatterie-Systeme funktionieren ganz ähnlich: Im Prinzip handelt es sich um riesige, wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien, die über eine Steuerzentrale miteinander verbunden werden. Für den bei der Erbringung von Primärregelleistung erforderlichen Betrieb im mittleren Ladezustand sind sie optimal geeignet. Jedes Großbatterie-System besteht aus zehn Containern mit einer Gesamtleistung von 15 MW – so viel Leistung kann keine der bisher installierten Anlagen in Deutschland aufweisen. Insgesamt errichten wir bis Anfang 2017 sechs Systeme mit einer Kapazität von mehr als 120 MWh – mehr als alle anderen Anlagen mit gleicher Technologie zusammen. Mit dieser Speicherkapazität könnte man theoretisch 300.000 Haushalte eine Stunde lang versorgen.
Wie unsere Großbatterie-Systeme hergestellt werden
Wie unsere Großbatterie - Systeme hergestellt werden
Die Großbatterie-Systeme sind eine deutsch-französisch-südkoreanische Koproduktion. Die Container mit den technischen Anlagen werden beim Industriesystem-Spezialisten Nidec in Frankreich gebaut und vorkonfiguriert, während die Batteriezellen und -module von LG in Ochang, Südkorea, hergestellt werden. Ein spezielles Herstellungsverfahren sorgt dafür, dass die Lithium-Ionen-Batteriezellen vom Typ JH3 wenig Platz brauchen und sehr sicher und stabil sind. Eine bestimmte Zahl von Batteriezellen wird in ein Modul montiert. Jedes Modul verfügt über eine Schutzschaltung sowie ein Managementsystem, das den Status der Batterien überwacht. Per Schiff und Lkw werden die Batteriemodule dann an die einzelnen Standorte gebracht – dabei muss streng auf die Einhaltung bestimmter Temperaturen geachtet werden, damit sie keinen Schaden nehmen. Vor Ort werden jeweils 17 Batteriemodule in Racks zusammengefügt, die in die Container eingebaut und angeschlossen werden.
Welche ökologischen Vorteile unsere Großbatterie-Systeme haben
Welche ökologischen Vorteile unsere Großbatterie - Systeme haben
Bisher wird die Primärregelleistung vor allem durch konventionelle Kraftwerke erbracht: Diese fahren die Stromproduktion hoch oder herunter – je nachdem, ob Energie eingespeist oder aus dem Netz genommen werden muss. Dafür müssen sie aber während des gesamten ausgeschriebenen Zeitraums von einer Woche jederzeit eine bestimmte Mindestlast erzeugen – und dafür verbrennen sie Kohle, Öl oder Gas. Bei unseren Großbatterien ist dies nicht erforderlich. Damit leisten wir neben der Bereitstellung von notwendiger Speicherkapazität zur Integration der Erneuerbaren Energien einen wertvollen Beitrag zum Klima- und Ressourcenschutz.
Warum Großbatterie-Systeme in Zukunft immer wichtiger werden
Warum Großbatterie - Systeme in Zukunft immer wichtiger werden
Wenn in naher Zukunft konventionelle Kraftwerke sukzessive vom Netz genommen werden, wird die Ausregelung der Netze in voraussichtlich immer mehr Stunden des Jahres annähernd ohne konventionelle Erzeugungsanlagen erfolgen müssen – spätestens dann sind Großbatterien für die Primärregelleistung und die Versorgungssicherheit eine sehr effiziente und kostengünstige Alternative zu den heutigen konventionellen Kraftwerken und aus unserer Sicht unverzichtbar.
Im Rahmen der Energiewende können Großbatterien in Zukunft noch weitere Aufgaben übernehmen, etwa zur Sicherung der Stromversorgung in dezentralen Netzen, die immer mehr Bedeutung gewinnen. Auch hier können Großbatterien die Schwankungen ausgleichen, die durch fluktuierende Einspeisungen und Verbräuche entstehen. Die dezentralen Netze werden dadurch unabhängiger vom überregionalen Hochspannungsnetz, was die Notwendigkeit zum Ausbau dieses Netzes reduziert.
Mit der Inbetriebnahme der sechs Großbatterie-Systeme geht STEAG als Pionier einen großen Schritt in die Energiezukunft.