AKZEPTANZ FÜR DIE WINDENERGIE

Eine Argumentationshilfe

Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk

MarktübersichtBatteriespeicher2019

Informationsangebot

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MarktübersichtBatteriespeicher2019

Batteriespeicher in Deutschland

Der weiter steigende Anteil Erneu-erbarer Energien an der Strompro-duktion führt zu witterungsbedingten und tageszeitlichen Schwankungen in der Energieerzeugung. Der über-schüssige Strom kann in Speichern zwischengelagert und bei Bedarf wieder abgerufen werden, was einen Ausgleich zwischen Erzeu-gung und Verbrauch ermöglicht.

Besonders für Privathaushalte, die bereits durch eine Erneuerbare Energien-Anlage (z. B. eine Photo-voltaikanlage) eigenen Strom pro-duzieren, bieten Batteriespeicher einen hohen Nutzen. Durch ihren Einsatz kann der Eigenverbrauchs-anteil am selbst erzeugten Strom im Haushalt gesteigert und damit die Kosten des Strombezugs gesenkt werden.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten und -gebiete sind: Inselanlagen (autarke Energieversorgung ohne Netzanschluss), Netzstabilisierung durch Lastausgleich auf regiona-ler und kommunaler Ebene sowie Elektromobilität.

Die in der vorliegenden Broschü-re verzeichneten Systeme sind für stationäre Anwendungen vorge-sehen. Dazu wurden Hersteller und Anbieter der aktuell am Markt verfügbaren Batteriespeichersyste-me kontaktiert und die wichtigsten Eigenschaften ihrer Systeme abge-fragt. Ergänzende Erläuterungen zu den Kenndaten finden Sie in der nachfolgenden Tabelle.

Die Website von C.A.R.M.E.N. e.V. (www.carmen-ev.de) bietet weiter-führende Informationen, beispiels-weise eine Checkliste zu Batterie-speichersystemen. Damit kann der Verbraucher auf einfache Weise

die Systeme individuell gegen-überstellen sowie den Betriebspreis pro Kilowattstunde des jeweiligen Systems überschlägig errechnen.

Derzeit umfasst die Marktübersicht über 320 Systeme von insgesamt 30 Herstellern und Anbietern. Die übermittelten Daten wurden unver-ändert in die Übersicht aufgenom-men. C.A.R.M.E.N. e.V. übernimmt keine Garantie für die Richtigkeit der einzelnen Angaben. Die Liste ist alphabetisch nach Anbietern ge-ordnet und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Kaufinteressen-ten sollten stets Referenzen einho-len und sich über die Qualität der angebotenen Leistung erkundigen.

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Begriffsdefinitionen

Anzahl der Phasen

Das Niederspannungsnetz basiert auf dem Dreiphasensystem und besteht aus drei spannungsführenden Leitern (Phasen). Die Anzahl der Phasen bestimmt die Leistungsaufnahme und -abgabe des Speichers. Bei ein-phasigen Systemen ist die Leistung für die Versorgung mehrerer großer Verbraucher i. d. R. nicht ausreichend.

Anzahl der Zyklen

Die Lebensdauer wird durch die mögliche Anzahl an Be- und Entladun-gen (Zyklen) bestimmt, die ein Speicher durchlaufen kann. Nach Errei-chen dieser Anzahl an Zyklen ist der Speicher nicht unbrauchbar, sondern hat lediglich einen Teil seiner Speicherkapazität verloren. Die Herstel-lerangaben basieren häufig auf der Annahme, dass der Speicher nach der maximal möglichen Belastung mit Zyklen 20 % seiner ursprünglichen Nutzkapazität verloren hat.

App-Steuerung/ -Überwachung

Eine App-Steuerung/-Überwachung bietet die Möglichkeit, aktiv in den Betrieb des Batteriespeichers einzugreifen oder Softwareupdates durch-zuführen. Darüber hinaus ermöglicht sie, die Daten des Batteriespei-chers (z. B. Erzeugungs- und Verbrauchsdaten, Ladestatus der Batterie, etc.) in Echtzeit abzurufen und zu visualisieren.

Entladerate

Die maximale Entladerate („C-Rate“) bezeichnet den Lade- oder Entla-destrom bezogen auf die Nennkapazität der Batterie und gibt Aufschluss darüber, wie stark die Batterie innerhalb der Spezifikation des Herstel-lers beladen bzw. entladen werden darf. Aus der Dauerleistung und der Nennkapazität kann die durchschnittliche C-Rate bestimmt werden. Über eine kurze Zeitspanne ist aber auch eine höhere C-Rate abrufbar. Eine Entladerate von 1 C bedeutet hierbei eine komplette Entladung der Batterie innerhalb von einer Stunde. Analog entspricht eine Entladerate von 2 C einer Entladung innerhalb einer halben Stunde, eine Entladera-te von 0,5 C einer Entladung innerhalb von 2 Stunden, etc.

Garantie

• Zeitwertersatzgarantie:

Bei Defekt der Batterie wird der Zeitwert der Batterie ersetzt. Dieser er-rechnet sich über den um die Summe der bisherigen Abschreibung re-duzierten Investitionswertes (Zeitwert = Anschaffungswert – bisherige Abschreibung).

• Laufzeit:

Die Garantielaufzeit sagt aus, wie lange der Anspruch auf Garantie nach Abschluss des Kaufes gilt. Die Mindestgarantiedauer liegt für Systeme bei zwei Jahren, bei manchen Förderprogrammen wird diese auf zehn Jahre ausgeweitet.

Modulares System

Bei modularen Systemen ist das Batteriespeichersystem durch einzelne Batteriemodule in seiner Kapazität und Leistung erweiterbar. So kann das System an die Bedürfnisse des Verbrauchers angepasst werden. Falls nach wenigen Jahren Veränderungen im Betrieb der Anlage anstehen, z. B. weitere Verbraucher oder Erzeuger, können zusätzliche Batterie- module nachgerüstet werden.

Nominale Entladeleistung

Die nominale Entladeleistung in Kilowatt bezeichnet die dauerhaft abruf-bare Leistung des Batteriewechselrichters.

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Notstromversorgung

Mit Hilfe eines Speichers können Verbraucher weiterhin mit Strom ver-sorgt werden, sollten Ausfälle im Netz auftreten.

• Notstromfähigkeit (N):

Es ist eine einzelne Steckdose am Gerät vorhanden, die bei einem Stromausfall genutzt werden kann. Die zur Verfügung stehende Leis-tung ist hierbei begrenzt.

• Backupfähigkeit (B):

Der Speicher kann die Stromversorgung im Gebäude aufrechterhal-ten, jedoch nicht unterbrechungsfrei (z. B. nur durch Betätigung eines Schalters). Die zur Verfügung stehende Leistung ist häufig begrenzt.

• Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV):

Das Prinzip der USV ist, dass die Sicherstellung der elektrischen Ver-sorgung in vollem Leistungsumfang ohne merkbare Unterbrechung erfolgt.

NutzkapazitätAls Nutzkapazität wird der Teil der Kapazität definiert, der tatsächlich für eine Anwendung im Betrieb zur Verfügung steht, d. h. im Unterschied zur Nennkapazität nach Berücksichtigung der Entladetiefe.

Regelungs- geschwindigkeit

Eine elektronische Steuerung erfasst und regelt den Betriebszustand des Batteriespeichers. Dadurch wird sichergestellt, dass der Speicher z. B. nur von der PV-Anlage geladen wird. Die momentane Leistung einer PV-Anlage kann an einem wolkigen Tag sehr stark schwanken. Die Steuerung muss auf diese Änderung reagieren und einen geeigneten Betriebspunkt her-stellen. Wie schnell diese Regelung oder Anpassung des Betriebspunktes erfolgt, wird anhand der Regelungsgeschwindigkeit beschrieben. Ein mög-licher Test ist ein schlagartiger Anstieg der Ausgangsleistung bzw. Ladeleis-tung (Leistungssprung) von 0 auf 100 %, die Zeitangabe in Millisekunden gibt in diesem Fall an, wie lange es dauert bis ein optimaler Betriebspunkt erreicht wird.

Schnittstellen

Batteriespeicher können geeignete elektronische Schnittstellen zur Kom-munikation oder Fernsteuerung aufweisen. Diese bilden die Grundlage zur Einbindung in künftige Smart-Meter-Infrastrukturen. Mit Hilfe dieser können die Speicher u.a. netzdienlich betrieben werden, neue (flexible) Stromtarife nutzen oder anderweitige Dienstleistungen bereitstellen. Die Eintragungen in der Marktübersicht stellen getrennt von der Eignung für eine Smart-Meter-Infrastruktur Informationen zu Hardware-Schnitt-stellen (RJ45, RS-485, RS485-22,RS232, LAN, USB, S0/Digital, 1-Wire, Ethernet, Wi-Fi, Sim-Karte), Bus-Systemen (CAN, CAN-Bus, KNX) sowie Software-Schnittstellen (Modbus, binäre Schnittstelle, Modbus-TCP) dar.

Sicherheitsleitfaden

Der erstmalig Ende 2014 vom Bundesverband Energiespeicher e.V. und Bundesverband Solarwirtschaft e.V. und anderen herausgegebene Sicher-heitsleitfaden für Lithium-Ionen-Hausspeichersysteme führt relevante Nor-men und Standards für Batteriespeichersysteme auf, die auf Lithium ba-sieren. Zusätzlich werden den Herstellern 41 Schutzziele empfohlen. Die Anwendung des Sicherheitsleitfadens ist für die Hersteller nicht verpflich-tend. Informationen zum Leitfaden unter https://www.solarwirtschaft.de/

„Sicherheitsleitfaden Li-Ionen Hausspeicher“

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Smart Grid kompatibel

Smart Grid kompatibel bezeichnet die Möglichkeit der Einbindung des Speichersystems in ein intelligentes Stromnetz (engl. Smart grid). So kön-nen Energie- und Speicheranlagen untereinander zu Schwärmen zu-sammengeschlossen, aber auch Verbraucher eingebunden werden. Ist ein Gerät „Smart Grid kompatibel“, verfügt es über eine Schnittstelle (z. B. Ethernet, LAN-Kabel), die mit dem Internet verbunden ist und sich, etwa über eine Software, programmieren und steuern lässt.

Die Weitergabe von Daten zu Leistung und Spannung an Versorgungsun-ternehmen kann z. B. helfen, die Netzsituation besser zu beurteilen und Verluste oder Ausfälle zu verhindern.

Topologie

Bei der Installation oder Nachrüstung eines Batteriespeichers werden je nach Einsatzzweck entweder einzelne Batteriemodule oder ein komplet-tes Batteriespeichersystem verbaut. Das einzelne Batteriemodul kann nur mit zusätzlichen Komponenten, wie einem Wechselrichter oder Ladegerät, genutzt werden. Dagegen bringt ein Batteriespeichersystem bzw. Komplett-system alle Komponenten mit, welche für den Betrieb in Kombination mit einer Erzeugungsanlage, z. B. einer PV-Anlage, benötigt werden.

Zur Anbindung von Batteriespeichersystemen existieren vielfältige System-konzepte/-architekturen. Speichersysteme können gleichstromseitig (DC-gekoppelt) oder wechselstromseitig (AC-gekoppelt) angeschlossen werden. Bei AC-gekoppelten Systemen ist die Batterie z. B. nach dem Wechselrichter einer PV-Anlage eingebunden. Es wird ein separater Batteriewechselrichter benötigt, was zu einem geringeren Gesamtwirkungsgrad des Systems füh-ren kann. Diese Anschlussart eignet sich besonders für eine Nachrüstung eines Batteriespeichers zu einer bestehenden Anlage. Bei DC-gekoppelten Systemen ist die Batterie über einen Batterieladeregler direkt am Wechsel- richter (DC-gekoppelt) oder im Stromkreis der Erzeugeranlage eingebun-den (DC-generatorgekoppelt). Hier erfolgt die Einbindung meist über einen Gleichspannungswandler zwischen dem PV-Generator und einem konventionellen PV-Wechselrichter.

Unverbindliche Preisempfehlung

Die unverbindliche Preisempfehlung des Herstellers/Anbieters gibt für das angegebene System, inklusive Mehrwertsteuer, ohne Installationskosten, den Weiterverkaufspreis an. Je nach angegebener Topologie des Systems beinhaltet dieser zum Teil auch den Preis des Wechselrichter.

Wirkungsgrad

Der Systemwirkungsgrad sagt aus, wie viel Prozent der Energie, die dem Speicher zugeführt wurde, wieder entnommen werden kann. Er setzt sich aus den einzelnen Verlusten in der Elektronik, wie Umrichter und Wandler, der Batterie und den Leitungen zusammen. Der Systemwirkungsgrad ergibt sich aus der Multiplikation des Wirkungsgrades jeder einzelnen Kompo-nente. Entscheidend ist somit der Verlust in jedem Teil der Anlage, welcher auch vom jeweiligen Betriebszustand (Laden, Entladen) abhängt. Der 2017 veröffentlichte Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme beschreibt u. a. die Prüfverfahren zur Charakterisierung der Wirkungsgrade. Zudem werden dort Standards und Begrifflichkeiten, wie Ladewirkungsgrad und Entladewir-kungsgrad definiert.

• Ladewirkungsgrad:

Bei AC-gekoppelten Systemen bezeichnet der Ladewirkungsgrad die Multiplikation der Wirkungsgrade des PV-Wechselrichters (PV2AC) und des Batteriewechselrichters (AC2BAT). Bei DC-gekoppelten Systemen wird der Wirkungsgrad des Batterie-Konverters (PV2BAT) bestimmt.

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Wirkungsgrad

• Entladewirkungsgrad

Bei AC-gekoppelten Systemen bezeichnet der Entladewirkungsgrad den Wirkungsgrad des Batteriewechselrichters BAT2AC. Bei DC-ge-koppelten Systemen ergibt sich der Entladewirkungsgrad aus der Ver-kettung der Wirkungsgrade des PV-Wechselrichters (PV2AC) und des Batterie-Konverters (BAT2PV).

Informationen zum Effizienzleitfaden unter: http://www.bves.de/technische-dokumente/ Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme

Zelltyp

Die Bezeichnung des Batterie- bzw. Zelltypus dient der genaueren Be-schreibung der verwendeten Technologie. Die Unterscheidung erfolgt z. B. anhand der Materialien, welche für Elektroden und Elektrolyt ver-wendet werden:

• AIB: Aqueous Ion Exchange Batterie (Salzwasserbatterie)

• Li-Ion: Lithium-Ionen

• LiNiO2: Lithium-Nickel-Oxid

• LiMn2O4: Lithium-Mangan-Oxid

• LiCoO2: Lithium-Kobalt-Oxid

• Li4Ti5O12: Lithium-Titanoxid

• LiFePO4: Lithium-Eisen-Phosphat

• LiFeMnPO4: Lithium-Eisen-Mangan-Phosphat

• LiFeYPO4: Lithium-Eisen-Ytrium-Phosphat

• LiNMC: Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt

• LiNiCoAlO2 (auch NCA): Lithium-Nickel-Kobalt- Aluminiumoxid

• NiFe: Nickel-Eisen

• Pb-AGM: Blei-Säure-Vlies

• PbCa: Blei-Calcium

• Pb-Carbon: Blei-Kohlenstoff

• Pb-Gel: Blei-Gel

• Pb-Gel LC: Blei-Gel Lead Crystal

• Pb-Säure: Blei-Säure

• VRFB: Vanadium-Redox-Flow-Batterie

C.A.R.M.E.N. e.V., das Centrale Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk, wurde am 6. Juli 1992 in Rimpar bei Würzburg durch den Freistaat Bayern gegründet. Anfang 2001 wurde der eingetragene Verein Teil des Kompetenzzentrums für Nachwachsende Rohstoffe (KoNaRo) mit Sitz in Straubing. Seit 2012 unterstützt C.A.R.M.E.N. e.V. zudem aktiv die Umsetzung der Ziele der Energiewende. Der von 75 Mitgliedern getragene Verein beschäftigt aktuell 40 Mitarbei-tende. Diese befassen sich mit den Themen biogene Festbrennstoffe, Bio-gas und übrige Erneuerbare Energien sowie Mobilität, Stoffliche Nutzung, Bioökonomie, Energieeffizienz, Akzeptanz und Öffentlichkeitsarbeit.

Die Einbindung in das KoNaRo bietet günstige Voraussetzungen für die Arbeit des Netzwerks. C.A.R.M.E.N. e.V. ist zwar zunächst eine bayeri-sche Einrichtung, doch die Aktivitäten reichen längst über Landes- und Bundesgrenzen hinaus.

Dienstleistungen

C.A.R.M.E.N. e.V. bietet unterschiedliche Dienstleistungen für land- und forstwirtschaftlich Beschäftigte, Kommunen und die öffentliche Hand, Forschung, Unternehmen sowie Privatpersonen an. Die Beschäftigten tragen mit ihrem Fachwissen und ihren Erfahrungen zur Umsetzung und zum Gelingen verschiedenster Vorhaben bei. Die Erstinformation ist eine kostenfreie Dienstleistung des Netz-werks. Auch für Veranstaltungen Dritter stehen die Mitarbeitenden als Referenten und Kontakt u. a. rund um die Themen Bioenergie, Solarenergie, Windenergie, Stromspeicherung, Energieeffizienz, Akzeptanzmanagement und stoffliche Nutzung zur Verfügung.

• Unabhängige Beratung und Projektbegleitung: Einschätzungen zur Wirtschaftlichkeit, fachliche und methodische Unterstützung und Optimierung von Projekten, z. B. bei der Realisierung von Energiekonzepten in Kommunen

• Umfangreiche Publikationen und Informationsangebote: Broschüren, Pressemitteilungen, Fachartikel, Tagungsbände sowie Internetpräsenz mit aktuellen Informationen, Branchenverzeichnissen, Terminkalender u.v.a.

• Informationsveranstaltungen und Fachtagungen

• Messeauftritte und -beteiligungen, Ausstellungen, Führungen, Exkursionen

Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.

Herausgeber: C.A.R.M.E.N. e.V., Centrales Agrar-Rohstoff Marke-ting- und Energie-NetzwerkSchulgasse 18 · 94315 StraubingTel.: 09421 960 300 · Fax -333 E-Mail: contact@carmen-ev.deInternet: www.carmen-ev.deV.i.S.d.P.: Edmund LangerText und Konzeption: C.A.R.M.E.N. e.V.Bildnachweis: C.A.R.M.E.N. e.V. Stand: Juli 2019

Hinweis: Diese Broschüre wendet sich an alle Interessierten gleichermaßen. Auf eine durchgehend geschlechtsneutrale Schreibweise wird zugunsten der besseren Lesbarkeit des Textes verzichtet.