Einsatz und Wirtschaftlichkeit von Stromspeichern in produzierenden Industriebetrieben
Welche Einflussfaktoren sind zu beachten?
Unter dem Eindruck sich verändernder gesetzlicher sowie wirtschaftlicher Rahmenbedingungen wird der Einsatz von Stromspeichersystemen in Industriebetrieben zunehmend interessant. Welche Anwendungsfälle hierbei denkbar sind haben wir bereits in einem Artikel zu Batteriespeichern behandelt.
Stromspeicher können dabei unter bestimmten Rahmenbedingungen bereits heute einen positiven Beitrag zu einer optimierten Energieversorgung und reduzierten Energiekosten leisten. Im Folgenden wollen wir aufzeigen, welche Rahmenbedingungen den Einsatz von Stromspeichersystemen in der Industrie im Wesentlichen beeinflussen und unter welchen Vorzeichen eine detailliertere Betrachtung solcher Systeme sinnvoll sein kann. Hierbei werden insbesondere die Anwendungsfälle der Eigenverbrauchsoptimierung und der Stromkostenverringerung durch Lastspitzenabsenkung herangezogen.
Als Faustregel für die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit des Batteriebetriebs kann folgende Formel angesetzt werden:
Gewinn / Verlust
(Ein- / Auszahlung)
=
vermiedene Strombezugskosten – Stromgestehungskosten der Speicherung –
entgangene Einspeisevergütung – anteilige EEG-Umlage
Strombezugskosten und Einspeisevergütung
Der aus der Eigenverbrauchserhöhung generierte Cashflow hängt vor allem vom Arbeitspreis und der Einspeisevergütung ab. In untenstehender Abbildung wird die Entwicklung der Einspeisevergütung für Photovoltaikanlagen und der durchschnittliche Industriestrompreis für KMU in Deutschland gegenübergestellt. Zu beachten ist, dass auch für selbst verbrauchten Strom aus Eigenerzeugungsanlagen, die ab dem Jahr 2014 in Betrieb genommen wurden und deren Leistung über 10 kWp liegt, eine anteilige EEG-Umlage in Höhe von 40 % zu entrichten ist.
Liegen die Stromgestehungskosten der Speicherung, d.h. die auf die Lebensdauer der Batterie bezogenen Kosten pro eingespeicherter kWh, oberhalb der Differenz aus Arbeitspreis und Einspeisevergütung (zzgl. anteiliger EEG-Umlage), kommt es durch die Eigenverbrauchserhöhung zu einem negativen Cashflow (Auszahlungen
Profitiert Ihr Unternehmen noch von hohen Einspeisevergütungen, macht die Erhöhung des Eigenverbrauchs durch Batteriespeichersysteme zumindest aus wirtschaftlicher Sicht aller Wahrscheinlichkeit nach keinen Sinn. Mit dem Herausfallen der Eigenerzeugungsanlagen aus der Förderung kann sich diese Situation hingegen völlig anders darstellen, da sich der Preis für den abgegebenen Strom dann anhand des Marktes bestimmt.
Auf der Habenseite in Form von Einzahlungen stehen Einsparungen aus vermiedenen Strombezugskosten, die sich bei Industriebetrieben gewöhnlich aus einem Arbeits- als auch aus einem Leistungspreis zusammensetzen. Die Leistungskosten ermitteln sich hierbei anhand der in einer Abrechnungsperiode maximalen, im viertelstündlichen Durchschnitt anliegenden Last (Leistungspreis [€/kW] * Lastspitze [kW]).
Lastprofil
Neben den wirtschaftlichen Parametern stellt somit auch das individuelle betriebliche Lastprofil einen entscheidenden Faktor hinsichtlich des Einsatzes von Speichersystemen dar. So eignen sich insbesondere solche Lastprofile für eine nähergehende Untersuchung, deren höchste Lasten einen geringen Schwankungsbereich aufweisen. Die Jahresdauerlinie der anliegenden Lasten sollte also im oberen Bereich möglichst flach ausfallen. Ungewöhnlich hohe, stochastisch auftretende Lastspitzen sprechen hingegen für ein volatiles und schwer einschätzbares Lastprofil und erhöhen das Risiko, wesentliche Einzahlungen aus der Lastspitzenreduktion zu verlieren.
In der linken Abbildung ist eine vergleichsweise flache Jahresdauerlinie des Wirkleistungsbezugs zu sehen. So liegt im oberen Wertebereich für eine Dauer von 100 Stunden eine maximale Differenz von 20 kW zwischen den Lasten an. In der rechten Abbildung sind hingegen große Differenzen der Wirkleistung im oberen Bereich zu erkennen. Die Lasten treten in der Spitze demnach nur vereinzelt und mit hoher Varianz auf und das Lastprofil ist daher - wie gezeigt - tendenziell weniger für den Einsatz von Batteriespeichersystemen geeignet.
Neben dem Verhalten der Last im oberen Wertebereich sollte die Eigenerzeugung regelmäßig den eigenen Bedarf überschreiten. Regelmäßiges Auftreten von Wirkarbeitsabgabe erlaubt es, den Speicher aus überschüssigem und kostengünstigem, selbst erzeugten Strom zu befüllen und somit betriebsbereit zu halten. Steht hingegen nicht regelmäßig die Möglichkeit zur Befüllung des Speichers aus Eigenerzeugung zur Verfügung, muss zur Aufrechterhaltung der Betriebsfähigkeit des Speichers womöglich ein erhöhter Wirkleistungsbezug in Kauf genommen werden.
Batteriesteuerung und Datenbasis
Die Grundlage jeder intelligenten Batteriesteuerung bildet eine solide und hochaufgelöste Datenbasis. Diese ermöglicht es, entsprechend auf die vorliegende Situation zu reagieren und die Batterie sowohl technisch als auch wirtschaftlich optimal zu betreiben. Droht die Last beispielsweise den Lastspitzenspeicher, d.h. die im 15-minütigen Durchschnitt anliegende Last, auf ein neues Maximum innerhalb der Abrechnungsperiode zu erhöhen und damit erhöhte Leistungskosten zu generieren, kann dieser Entstehung durch den Einsatz einer Batterie vorgebeugt werden („peak shaving“). Je genauer die energetische Datenbasis hierbei ist, desto präziser kann die Betriebsführung des Batteriesystems arbeiten.
Zukünftig werden sich auch Informationen aus unterschiedlichen Quellen zusammenführen lassen, wodurch eine Prognose der Last erstellt werden kann. Durch die Verknüpfung hochaufgelöster Echtzeit-Energiedaten, Informationen aus dem PPS-System sowie Wetterdaten lassen sich Last und Erzeugung prognostizieren und somit die Betriebsführung der Batterie den erwarteten Gegebenheiten optimal anpassen.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Batteriespeichersysteme in Zukunft durch technische Entwicklungen, einer damit einhergehenden weiteren Kostendegression sowie durch optimierte Steuerungen weiter an Attraktivität gewinnen werden. Neben Treibern wie dem Image oder dem Pioniergeist spielt meist vor allem das wirtschaftliche Potenzial solcher Systeme die entscheidende Rolle bei der Investitionsentscheidung. Wie gezeigt hängt die Wirtschaftlichkeit dabei im Wesentlichen von den äußeren sowie individuellen energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen sowie vom betrieblichen Lastprofil ab.
Sind Sie am Einsatz von Batteriespeichersystemen interessiert? Dann empfehlen wir vor der konkreten Auslegung eines solchen Systems die Durchführung einer initialen Potenzialabschätzung. Diese gibt Ihnen Aufschluss darüber, ob sich eine nähergehende Beschäftigung mit dem Einsatz von Batteriespeichern unter den zugrundeliegenden Bedingungen und Parametern lohnen kann.
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