Batteriespeicher für Solarparks gewinnen mit dem weiteren Ausbau der Photovoltaik zunehmend an Bedeutung. Solarparks können große Mengen erneuerbarer Energie erzeugen, wobei die Stromproduktion von der Sonneneinstrahlung und damit vom Tagesverlauf sowie von den Wetterbedingungen abhängt. Gleichzeitig entspricht der Zeitpunkt der höchsten Solarstromerzeugung nicht immer dem Zeitpunkt des höchsten Strombedarfs.
Ein Batteriespeicher kann hier zusätzliche Flexibilität schaffen. Er nimmt elektrische Energie auf, wenn sie zur Verfügung steht, und kann sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgeben. Dadurch lässt sich die Stromerzeugung eines Solarparks zeitlich flexibler nutzen.
Bei größeren Projekten kommen häufig Batteriespeicher im MWh-Bereich zum Einsatz. Diese können aus mehreren Batteriespeicher Containern bestehen und über Wechselrichter, Transformatoren, Mittelspannungsschaltanlagen sowie ein Energiemanagementsystem mit dem Solarpark und dem Stromnetz verbunden werden.
Die konkrete Auslegung eines solchen Systems hängt von der Leistung des Solarparks, dem Erzeugungsprofil, der gewünschten Speicherkapazität, dem Netzanschluss und der vorgesehenen Betriebsstrategie ab.
1. Solarstrom zeitlich flexibel speichern
Der wichtigste Vorteil eines Batteriespeichers besteht darin, dass Solarstrom nicht zwingend unmittelbar nach seiner Erzeugung genutzt oder eingespeist werden muss.
Während der Mittagsstunden kann eine Photovoltaikanlage beispielsweise eine hohe Leistung erzeugen. Wenn die verfügbare Netz- oder Verbrauchskapazität begrenzt ist, kann ein Teil der Energie in einem Batteriespeicher gespeichert werden.
Später kann diese Energie wieder abgegeben werden.
Damit entsteht eine zeitliche Verschiebung zwischen Erzeugung und Nutzung.
2. Überschüssige Solarenergie aufnehmen
Solarparks erzeugen bei günstigen Wetterbedingungen teilweise mehr elektrische Energie, als zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt oder über die vorhandene Infrastruktur eingespeist werden kann.
Ein Batteriespeicher kann überschüssige Energie aufnehmen, sofern ausreichend freie Speicherkapazität vorhanden ist.
Das ermöglicht eine bessere Nutzung der erzeugten Solarenergie.
Wie viel Energie tatsächlich gespeichert werden kann, hängt von der verfügbaren Ladeleistung, der Speicherkapazität und der jeweiligen Betriebsstrategie ab.
3. Nutzung der Solarenergie über den Tagesverlauf
Die Solarstromerzeugung folgt einem typischen Tagesverlauf.
In den frühen Morgenstunden steigt die Produktion an. Rund um die Mittagszeit kann sie besonders hoch sein. Am Abend sinkt die Erzeugung wieder.
Der Strombedarf kann jedoch einem völlig anderen Muster folgen.
Ein Batteriespeicher kann diese zeitliche Differenz teilweise ausgleichen.
Solarstrom wird während hoher Erzeugung gespeichert und kann später bereitgestellt werden.
4. Flexiblere Einspeisung in das Stromnetz
Ein Batteriespeicher kann die Einspeisung eines Solarparks flexibler gestalten.
Statt die gesamte verfügbare Leistung unmittelbar einzuspeisen, kann ein Teil der Energie zunächst gespeichert werden.
Später kann der Speicher Energie wieder abgeben.
Dadurch können Energieflüsse gezielter gesteuert werden.
Die tatsächlichen Möglichkeiten hängen jedoch von Netzanschluss, technischen Anforderungen und der gewählten Betriebsstrategie ab.
5. Solarpark und Batteriespeicher kombinieren
Die Kombination von Photovoltaik und Batteriespeicher kann als integriertes Energiesystem geplant werden.
Dabei werden Solarpark und Speicher aufeinander abgestimmt.
Die PV-Leistung bestimmt unter anderem, wie viel Energie grundsätzlich zur Verfügung steht.
Der Batteriespeicher bestimmt, wie viel dieser Energie aufgenommen und später wieder abgegeben werden kann.
Eine genaue Dimensionierung ist deshalb besonders wichtig.
6. Batteriespeicher MWh für große Solarparks
Bei größeren Solarparks werden häufig Batteriespeicher mit Kapazitäten im MWh-Bereich eingesetzt. Batteriespeicher für Solarparks können Solarstrom speichern und dessen Nutzung zeitlich flexibler gestalten.
Die Speicherkapazität beschreibt die Energiemenge, die der Batteriespeicher aufnehmen kann.
Die Speicherleistung wird dagegen in MW angegeben und beschreibt, wie schnell Energie geladen oder entladen werden kann.
Beide Größen müssen zur Leistung und zum Erzeugungsprofil des Solarparks passen.
7. Batteriespeicher Container für Solarparks
Große Batteriespeicher werden häufig in Containerbauweise realisiert.
Ein Batteriespeicher Container kann mehrere Batterieeinheiten und zugehörige technische Komponenten aufnehmen.
Mehrere Container können miteinander verbunden werden, um größere Speicherkapazitäten zu erreichen.
Die modulare Bauweise ermöglicht eine Anpassung an unterschiedliche Projektgrößen.
8. Modularität als Vorteil
Ein modularer Aufbau kann die Planung großer Batteriespeicher erleichtern.
Anstatt eine einzelne große Speichereinheit einzusetzen, kann das Gesamtsystem aus mehreren Einheiten bestehen.
Je nach Systemkonzept können dadurch unterschiedliche Leistungs- und Kapazitätsgrößen realisiert werden.
Auch eine spätere Erweiterung kann bei entsprechender Planung möglich sein.
9. Eigenverbrauch und Solarenergie
Bei Solarparks steht häufig die Einspeisung in das Stromnetz im Mittelpunkt.
Bei bestimmten Projekten kann jedoch auch ein lokaler Verbrauch vorhanden sein.
Ein Batteriespeicher kann Solarenergie zwischenspeichern und später für den vorgesehenen Verbrauch bereitstellen.
Dadurch lässt sich die Nutzung des erzeugten Solarstroms zeitlich flexibler gestalten.
10. Unterstützung bei Erzeugungsschwankungen
Die Leistung eines Solarparks kann sich durch wechselnde Wetterbedingungen verändern.
Wolken können beispielsweise zu kurzfristigen Änderungen der PV-Erzeugung führen.
Ein Batteriespeicher kann abhängig von seiner Leistung und Steuerung auf solche Veränderungen reagieren.
Damit kann das Speichersystem zusätzliche Flexibilität für das Gesamtsystem bereitstellen.
11. Energiemanagementsystem als zentrale Steuerung
Ein modernes Energiemanagementsystem koordiniert die Energieflüsse zwischen Solarpark, Batteriespeicher und Netz.
Es kann beispielsweise folgende Daten berücksichtigen:
aktuelle PV-Leistung
Batterieladezustand
Ladeleistung
Entladeleistung
Netzeinspeisung
Netzbedingungen
Wetterdaten
Auf Basis dieser Informationen kann eine festgelegte Betriebsstrategie umgesetzt werden.
12. Batterieladezustand überwachen
Der Ladezustand der Batterie ist für die Betriebsplanung entscheidend.
Ist der Speicher nahezu vollständig geladen, steht nur noch begrenzte zusätzliche Kapazität zur Verfügung.
Ist der Ladezustand dagegen niedrig, kann bei ausreichender PV-Erzeugung mehr Energie aufgenommen werden.
Das Energiemanagement muss deshalb den Ladezustand kontinuierlich berücksichtigen.
13. Wechselrichter für die Energieumwandlung
Die Batterie speichert Energie auf Gleichstromseite.
Für die Verbindung mit dem Wechselstromnetz werden Wechselrichter benötigt.
Sie übernehmen die Umwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom und ermöglichen kontrollierte Lade- und Entladevorgänge.
Bei größeren Solarparks können mehrere Wechselrichter eingesetzt werden.
Die Gesamtleistung muss zur geplanten Speicherleistung passen.
14. Transformatoren und Mittelspannungstechnik
Große Solarparks sind häufig über eine Mittelspannungsinfrastruktur an das Stromnetz angebunden.
Auch der Batteriespeicher muss entsprechend in das elektrische Gesamtsystem integriert werden.
Dazu können Transformatoren, Mittelspannungsschaltanlagen und Schutztechnik erforderlich sein.
Die Dimensionierung hängt unter anderem von der Speicherleistung und dem Netzanschluss ab.
15. Batteriespeicher mit Mittelspannungsanschluss
Ein Batteriespeicher mit Mittelspannungsanschluss kann direkt in die entsprechende elektrische Infrastruktur des Solarparks integriert werden.
Dabei müssen Netzspannung, Anschlussleistung und Schutzkonzept berücksichtigt werden.
Auch Mess- und Kommunikationstechnik spielen eine wichtige Rolle.
Eine frühzeitige Abstimmung der Speicherplanung mit dem Netzanschluss kann helfen, technische Konflikte zu vermeiden.
16. Netzanschluss besser ausnutzen
In bestimmten Projekten kann ein Batteriespeicher dazu beitragen, vorhandene Netzanschlusskapazitäten flexibler zu nutzen.
Wenn der Solarpark zeitweise hohe Leistungen erzeugt, kann ein Teil der Energie gespeichert werden.
Später kann der Speicher die Energie entsprechend der Betriebsstrategie abgeben.
Ob dadurch tatsächlich eine bessere Nutzung des Netzanschlusses möglich ist, muss für das konkrete Projekt untersucht werden.
17. Solarstrom in Zeiten höherer Nachfrage bereitstellen
Ein wichtiger Anwendungsfall ist die zeitliche Verschiebung der Solarenergie.
Die PV-Anlage erzeugt den größten Teil ihrer Energie tagsüber.
Der Strombedarf kann jedoch beispielsweise am Nachmittag oder Abend anders ausfallen.
Ein Batteriespeicher ermöglicht es, einen Teil der mittags erzeugten Energie später bereitzustellen.
Dadurch kann Solarenergie zeitlich flexibler genutzt werden.
18. Mögliche Unterstützung bei der Vermarktung
Ein Batteriespeicher kann zusätzliche Flexibilität für die Vermarktung von Solarstrom schaffen.
Strom muss nicht zwingend zum Zeitpunkt seiner Erzeugung vollständig eingespeist werden, sofern die technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen eine Speicherung erlauben.
Die gespeicherte Energie kann zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgegeben werden.
Ob diese Strategie wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt unter anderem von Strompreisen, Wirkungsgrad, Batteriealterung und Betriebskosten ab.
19. Stromhandel mit Batteriespeichern
Bei geeigneten Projekten kann ein Batteriespeicher auch für energiewirtschaftliche Anwendungen eingesetzt werden.
Das grundlegende Prinzip besteht darin, Energie zu geeigneten Zeitpunkten zu speichern und zu anderen Zeitpunkten wieder abzugeben.
Dabei müssen die Lade- und Entladeverluste berücksichtigt werden.
Auch die Anzahl der Zyklen und die daraus resultierende Batteriealterung können Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben.
20. Verringerung von Einspeisespitzen
Bei hoher Solarstromproduktion können Einspeisespitzen auftreten.
Ein Batteriespeicher kann einen Teil der Energie aufnehmen und damit die Einspeiseleistung zeitweise begrenzen.
Das kann insbesondere bei Netzanschlüssen interessant sein, bei denen bestimmte Leistungsgrenzen berücksichtigt werden müssen.
Die konkrete Umsetzung hängt von den Anforderungen des Netzanschlusses ab.
21. Bessere Integration großer PV-Anlagen
Mit zunehmender Größe eines Solarparks steigt auch die Bedeutung einer geeigneten Steuerung der Energieflüsse.
Ein Batteriespeicher kann dabei als zusätzliche Systemkomponente dienen.
Er verbindet die PV-Erzeugung mit dem Netz und ermöglicht eine zeitliche Verschiebung von Energie.
Dadurch kann das Gesamtsystem flexibler betrieben werden.
22. Batteriespeicher und Wetterbedingungen
Die Leistung eines Solarparks hängt stark von der Sonneneinstrahlung ab.
Für eine effiziente Speichersteuerung können deshalb Wetter- und Erzeugungsprognosen hilfreich sein.
Wenn beispielsweise eine hohe Solarstromproduktion erwartet wird, kann das Energiemanagement den Ladezustand entsprechend berücksichtigen.
Dadurch kann freie Speicherkapazität gezielt für erwartete Erzeugungsspitzen bereitgehalten werden.
23. Optimierung anhand von Erzeugungsdaten
Die Auslegung eines Batteriespeichers sollte möglichst auf realen oder belastbaren Erzeugungsdaten basieren.
Dabei werden beispielsweise folgende Informationen untersucht:
PV-Leistung
Tagesverläufe
Jahresverläufe
Erzeugungsspitzen
Wetterabhängige Schwankungen
Netzeinspeisung
Mit diesen Daten kann besser bestimmt werden, welche Speicherleistung und Kapazität tatsächlich benötigt werden.
24. Technische Dimensionierung
Die technische Dimensionierung umfasst mehrere Bereiche.
Zunächst wird die benötigte Speicherleistung bestimmt.
Danach wird die Speicherkapazität festgelegt.
Anschließend müssen Wechselrichter, Transformatoren, Mittelspannungsschaltanlagen und weitere Komponenten entsprechend dimensioniert werden.
Die gesamte Infrastruktur sollte aufeinander abgestimmt sein.
25. Standortplanung
Der Standort der Batteriespeicher Container muss ausreichend Platz bieten.
Dabei müssen Abstände, Zugänglichkeit, Wartungsflächen und technische Anforderungen berücksichtigt werden.
Auch die Nähe zu elektrischen Anschlusskomponenten kann relevant sein.
Eine strukturierte Standortplanung erleichtert spätere Installation und Wartung.
26. Sicherheitskonzept
Bei großen Batteriespeichern ist ein umfassendes Sicherheitskonzept erforderlich.
Dabei können unter anderem Temperaturüberwachung, elektrische Schutzsysteme, Überwachungseinrichtungen und weitere technische Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt werden.
Auch die räumliche Anordnung der Container sollte entsprechend den jeweiligen Anforderungen geplant werden.
27. Temperaturmanagement
Während des Lade- und Entladevorgangs entsteht Wärme.
Deshalb verfügen große Batteriespeicher über geeignete Systeme zur Temperaturüberwachung und gegebenenfalls Kühlung.
Die konkrete Auslegung hängt von Batterietechnologie, Leistung, Kapazität und Umgebungstemperatur ab.
Ein kontrolliertes Temperaturmanagement unterstützt einen zuverlässigen Betrieb.
28. Wartung des Batteriespeichers
Ein Batteriespeicher benötigt regelmäßige Wartung.
Dabei können unter anderem Batterieeinheiten, Wechselrichter, Kühlsysteme, Transformatoren und Schaltanlagen überprüft werden.
Auch Software und Kommunikationssysteme sollten regelmäßig kontrolliert werden.
Die Wartungsintervalle richten sich nach dem konkreten System und den Herstellervorgaben.
29. Erweiterbarkeit des Speichers
Ein Solarpark kann im Laufe der Zeit erweitert werden.
Wenn zusätzliche PV-Leistung installiert wird, kann dadurch auch der Bedarf an Speicherkapazität steigen.
Bei einem modular geplanten Batteriespeicher kann unter geeigneten Voraussetzungen eine Erweiterung möglich sein.
Dafür müssen jedoch Netzanschluss, Wechselrichter, Transformator und weitere Komponenten auf die zusätzliche Leistung geprüft werden.
30. Wirtschaftlichkeit analysieren
Die Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers für einen Solarpark hängt von zahlreichen Faktoren ab.
Zu den Kosten gehören beispielsweise:
Batteriesystem
BESS Container
Wechselrichter
Transformatoren
Mittelspannungstechnik
Netzanschluss
Installation
Wartung
Energiemanagement
Auf der Nutzenseite können verschiedene Anwendungen stehen.
Dazu können die bessere Nutzung von Solarstrom, eine flexiblere Einspeisung und geeignete energiewirtschaftliche Betriebsmodelle gehören.
31. Betriebsstrategie festlegen
Nicht jeder Solarpark benötigt dieselbe Speicherstrategie.
Ein Projekt kann beispielsweise den Schwerpunkt auf die Speicherung überschüssiger Solarenergie legen.
Ein anderes Projekt kann die Reduzierung von Einspeisespitzen priorisieren.
Bei einem weiteren Projekt kann die zeitliche Verschiebung der Energie für eine spätere Vermarktung im Mittelpunkt stehen.
Die Betriebsstrategie sollte deshalb bereits vor der endgültigen Dimensionierung festgelegt werden.
32. Lade- und Entladezeiten optimieren
Das Energiemanagementsystem kann definieren, wann die Batterie geladen und entladen werden soll.
Während hoher PV-Erzeugung kann beispielsweise geladen werden.
Wenn die Solarstromproduktion sinkt, kann die Batterie wieder Energie bereitstellen.
Bei einer marktbezogenen Strategie können zusätzlich Preisprognosen und andere wirtschaftliche Faktoren berücksichtigt werden.
33. Wirkungsgrad berücksichtigen
Beim Speichern elektrischer Energie entstehen Umwandlungsverluste.
Deshalb ist die gesamte Systemeffizienz bei der Planung wichtig.
Nicht die gesamte Energie, die in die Batterie eingespeist wird, steht später wieder vollständig zur Verfügung.
Für eine realistische Wirtschaftlichkeitsberechnung müssen deshalb Lade- und Entladeverluste berücksichtigt werden.
34. Batteriealterung berücksichtigen
Batterien unterliegen während ihres Betriebs Alterungsprozessen.
Die tatsächliche Lebensdauer hängt unter anderem von Technologie, Temperatur, Ladezustand, Lade- und Entladeleistung sowie der Anzahl der Zyklen ab.
Bei der wirtschaftlichen Planung sollte daher berücksichtigt werden, wie sich die Batteriekapazität über die Betriebsdauer verändern kann.
35. Überwachung und Optimierung
Nach der Inbetriebnahme sollte das Speichersystem kontinuierlich überwacht werden.
Wichtige Daten sind beispielsweise:
Ladezustand
PV-Leistung
Speicherleistung
Netzeinspeisung
Temperatur
Energieumsatz
Betriebsstunden
Durch die Auswertung dieser Daten können Betriebsstrategien weiter optimiert werden.
Batteriespeicher für Solarparks als Bestandteil moderner Energieanlagen
Ein Batteriespeicher ist nicht nur eine zusätzliche Batterie neben dem Solarpark. Er kann als Teil eines umfassenden Energiesystems betrachtet werden.
PV-Module erzeugen elektrische Energie.
Wechselrichter wandeln die Energie in netzgeeignete elektrische Leistung um.
Der Batteriespeicher nimmt Energie auf und gibt sie später wieder ab.
Transformatoren und Schaltanlagen verbinden die verschiedenen Spannungsebenen.
Das Energiemanagement koordiniert die einzelnen Komponenten.
Dadurch entsteht ein integriertes System, das Solarstrom flexibler nutzen kann.
Fazit
Batteriespeicher für Solarparks können die Nutzung erneuerbarer Energie deutlich flexibler gestalten. Sie ermöglichen es, Solarstrom während hoher Erzeugung zwischenzuspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder bereitzustellen.
Besonders bei großen Solarparks können Batteriespeicher im MWh-Bereich eingesetzt werden. Containerisierte Systeme ermöglichen einen modularen Aufbau, während Wechselrichter, Transformatoren, Mittelspannungsschaltanlagen und Energiemanagementsysteme die technische Integration unterstützen.
Zu den wichtigsten möglichen Vorteilen gehören die zeitliche Verschiebung von Solarstrom, die Aufnahme von Erzeugungsspitzen, eine flexiblere Einspeisung und die bessere Abstimmung von Stromerzeugung und Strombedarf.
Die passende Speichergröße lässt sich jedoch nicht pauschal bestimmen. Leistung in MW und Kapazität in MWh müssen auf das konkrete Erzeugungsprofil, den Netzanschluss und die gewünschte Betriebsstrategie abgestimmt werden.
Eine detaillierte Analyse von Solarstromerzeugung, Netzanschluss und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen bildet deshalb die Grundlage für die Planung eines leistungsfähigen Batteriespeichers für einen Solarpark.
