Swb AG vermarktet Regelenergie mit optimiertem Batteriespeicher-Management – Kooperation im Forschungsprojekt HyReK
Zur Bereitstellung und Vermarktung von Regelenergie nutzt die swb AG seit dem Jahr 2019 ein Verfahren, das den Nutzungsgrad einer dabei eingesetzten Großbatterie auf 90 bis 95 Prozent steigert und zugleich ihre Lebensdauer um 15 bis 20 Prozent verlängert. Das gemeinsam mit dem Institut für Vernetzte Energiesysteme entwickelte Verfahren verschafft dem Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil, senkt die Systemkosten und verbessert die Integration erneuerbarer Energien.
Schema des Hybridregelkraftwerks HyRek
Credit:
swb AG
Das neue Verfahren ist ein Baustein in der Klimastrategie von swb, die einen schrittweisen Kohleausstieg vorsieht. Durch die Kombination von Power-to-Heat-Technologien ist es gelungen, den Anteil erneuerbarer Energien in der Wärmeversorgung zu steigern. „Das Hybridkraftwerk kann überschüssigen Ökostrom aufnehmen und zur Wärmeproduktion einsetzen. Swb hat damit eine wichtige Voraussetzung für die flexible Einspeisung zum Beispiel von Wind- oder PV-Strom und damit für die Verbesserung des Klimaschutzes geschaffen“, erklärt das Unternehmen. Die Nutzung von erneuerbaren Energien zur Befüllung eines Wärmespeichers für die Nah- und Fernwärmeversorgung reduziere effektiv die CO2-Emissionen.
Entwickelt wurde das Verfahren im Forschungsprojekt HyReK („Hybrides Regelkraftwerk 2.0“; gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz). Das Institut für Vernetzte Energiesysteme hat dabei eine digitale Nachbildung des Hybridkraftwerks Bremen-Hastedt erstellt, um seine Netzdienlichkeit auf Basis der Realdaten zu analysieren. In Hastedt wurde eine Großbatterie über einen Wärmeerzeuger mit einem Wärmespeicher kombiniert. Ist die Ladekapazität der Batterie erreicht, fließt die überschüssige Energie in den Speicher oder direkt ins Fernwärmenetz. Das ermöglicht es der swb AG, 90 bis 95 Prozent der Batteriekapazität zur Bereitstellung von Regelenergie zu vermarkten – gewöhnlich können nur 50 Prozent angeboten werden. Mit experimentellen Studien und Simulationsmodellen ist es dem DLR-Institut zudem gelungen, die Steuerung der Batterie so zu optimieren, dass sich ihre Lebensdauer um bis zu einem Fünftel verlängert. Das Institut für Vernetzte Energiesysteme wertet die Daten weiter aus, um zusätzliche Optimierungen zu erkennen.
Hintergrund zum Thema
Angebot und Nachfrage müssen sich im Stromnetz die Waage halten, andernfalls drohen Ausfälle. Allerdings ändern sich die Parameter auf beiden Seiten laufend: Verbraucher benötigen kurzfristig mehr oder weniger Energie, zugleich schwankt die zur Verfügung stehende Menge. Mit dem Ausbau wetterabhängiger Energiequellen wird dies künftig noch zunehmen. Für den Ausgleich von Angebot und Nachfrage auf kurzen Zeitskalen sind die Übertragungsnetzbetreiber zuständig. Sie schreiben dazu in Auktionen für verschiedene Zeiträume Regelleistungsbereitstellung aus. Bewerben können sich Anbieter wie etwa Kraftwerksbetreiber, die nach festen Regeln kurzfristig Strom bereitstellen oder aufnehmen können.
Bislang wurde die Regelleistung überwiegend von Kraftwerken zur Verfügung gestellt (etwa Gas- und Dampfturbinenkraftwerke), die ihre Leistung flexibel erhöhen oder senken können. Inzwischen kommen immer häufiger Batteriespeicher zum Einsatz, die ebenfalls kurzfristig steuerbar sind.
Da die Anbieter von Regelleistung in der Lage sein müssen, sowohl Energie abzugeben als auch aufzunehmen, können sie allerdings nur einen Teil der Batteriekapazität für die Einspeisung vorhalten. Der Ladestand der Batterie liegt dazu grundsätzlich bei circa 50 Prozent. Die übrige Kapazität wird benötigt, um Energie bei Überschüssen aus dem Stromnetz aufnehmen zu können. Dies verringert angesichts der hohen Anschaffungskosten die Wirtschaftlichkeit von Batteriespeichern. Zudem altert die Batterie durch den häufigen Wechsel von Be- und Entladung.
Diese Nachteile konnten durch das von unserem Institut mit der swb AG und AEG Power Solutions entwickelte Verfahren ausgeglichen werden. Die Steigerung der Batteriekapazität und ihre Kopplung an einen Wärmeerzeuger steigert zudem die Aufnahme fluktuierender Energien etwa aus Windparks, die andernfalls womöglich abgeregelt werden müssten. Das verbessert die Effizienz des Gesamtsystems und dient der Umsetzung der Energiewende.
Thematischer Bezug zu folgenden Abteilungen, Forschungsgruppen und Handlungfeldern:
