Peak Shaving – stabiles Stromnetz zu konstanten Preisen
von Vivian Bullinger | 01.04.2022
Beim Peak Shaving, werden Spitzenlasten, die für hohe Strompreise relevant und eine Herausforderung für die Netzstabilität sind, vermieden oder bildlich gesprochen abrasiert. Dazu gibt es zwei Optionen: Reduzierung des Strombedarfs oder Zuschaltung einer weiteren Stromquelle. Das Peak Shaving wird immer dann angewendet, wenn es zu starken Verbrauchsschwankungen kommt. Ziel ist es, einen möglichst konstanten Verbrauch und damit ein stabiles Netz zu gewährleisten. Mit der Zunahme an externen Speichern, wie zum Beispiel E-Autos oder Batteriespeichern, bekommt das Thema eine neue Dimension. Es werden Lösungen benötigt, die eine intelligent Verbrauchsregelung ermöglichen.
Standardlastprofile helfen bei der Bedarfsplanung
Unsere Energieinfrastruktur ist ein sehr fragiles und ausgeklügeltes System. Es muss zu jeder Zeit sichergestellt sein, dass für den Bedarf genügend Energie zur Verfügung steht. Um dem volatilen Bedarf planerisch entgegenzuwirken, wurden basierend auf einer Vielzahl an Daten von Fachverbänden und Netzbetreibern Standardlastprofile für diverse Verbrauchergruppen erstellt. Damit lässt sich der Energie- und Leistungsbedarf abschätzen und mittels der zur Verfügung stehenden Kraftwerke abdecken.
Unterschiedliche Branchen mit unterschiedlichen Anforderungen
Industrie und Gewerbe haben ganz besondere Anforderungen an das Stromnetz. Sie bilden rund 70 % der gesamten Stromverbraucher und haben damit einen hohen Einfluss auf das Netz.
So besitzen z. B. Hotels, Supermärkte oder Baumärkte aufgrund ihrer hohen Anzahl an Verbrauchern einen hohen Strombedarf. Dieser kann durch den Einsatz einer Photovoltaikanlage und eines Stromspeichers komplett oder teilweise gedeckt werden. Was dafür sorgt, dass der Strombedarf merklich reduziert und der CO2-Ausstoß verringert wird.
Doch gerade bei diesen drei Gruppen entstehen zusätzliche Probleme. Durch die hohe Anzahl an Verbrauchsstellen ist die Grundlast, welche diese Abnehmer vom Netz permanent abnehmen, sehr hoch. Zusätzlich können durch Einschaltvorgänge oder zeitlichem Betrieb von weiteren hohen Verbrauchern Verbrauchsspitzen entstehen. Um diese Verbrauchsspitzen oder Lastspitzen bedienen zu können, müssen in der Infrastruktur unseres Energienetzes Kapazitäten vorgehalten werden.
Diese „Puffer“ wiederum müssen von den Abnehmern durch ein gesondertes Entgelt in Form eines Leistungspreises bezahlt werden. Dieser Leistungspreis beträgt je nach Region und Netzbetreiber zwischen 40 € und 180 € pro bereitgestelltes Kilo-Watt (kW).
Beispiel Rechnung Kosten für Leistungsbereitstellung:
Leistungsbereitstellung: 180 kW
Leistungspreis: 85 € pro kW
Kosten für die Leistungsbereitstellung: 15.300 € pro a
E-Mobilität verschärft die Problematik
Ein weiterer Faktor sorgt für einen weiteren Anstieg des Verbrauchs insbesondere auch beim Hotelgewerbe und Einzelhandel. Für Hotels, Supermärkte oder Baumärkte wird die Entwicklung unserer Mobilität in Form der E-Mobilität immer wichtiger. Zwei wesentliche Aspekte folgen aus dem Angebot an Lademöglichkeit für E-Autos bei Hotel und Einzelhandel:
1. Durch das Angebot an Kunden E-Fahrzeuge entsprechend vor Ort laden zu können (z. B. während des Aufenthaltes oder Einkaufs) wird der Service gegenüber dem Kunden erhöht und somit die Kundenbindung gesteigert.
2. Diese zusätzlichen Verbraucher führen zu einem erhöhten Bedarf an Anschlussleistung und weiteren Leistungsspitzen am Netzanschluss. Das wirkt sich wiederum negativ auf die Energiekosten und steigendem Leistungspreis aus oder führt dazu, dass der Netzanschluss weiter ausgebaut werden muss, was schnell zu hohen Kosten führen kann.
Beispiel - Kosten für höhere Leistungsbereitstellung für 5 Ladepunkte:
Aktuelle Netzanschlussleistung: 180 kW
Aktueller Leistungspreis: 85 € pro kW
Kosten für die Leistungsbereitstellung: 15.300 € pro a
5 Ladepunkte mit jeweils 22kW:
5 x 22kW = 110kW
Anzunehmender Gleichzeitigkeitsfaktor gem. DIN VDE 0100-722 entspricht dem Faktor 1
Neue Netzanschlussleistung: 110kW + 180kW = 290kW
Kosten für die Leistungsbereitstellung: 24.650 € pro a Mehrkosten durch E-Ladinfrastruktur: 9.350 € pro a
Problematisch ist in dieser Betrachtung der normativ geforderte Gleichzeitigkeitsfaktor von 1.
Dieser nimmt an, dass im Extremfall alle Ladesäulen mit der max. Leistung betrieben werden. Dieser Fall ist jedoch in der Realität kaum erreichbar, da die Ladesäulen zu jeder Zeit mit unterschiedlichen Leistungen am Laden sein werden bzw. nicht immer an allen Ladepunkten geladen wird. Aber auch hier schafft die PV-Energie Abhilfe. Durch den Einsatz eines PV-Systems in Verbindung mit einem großen Speicher und einer intelligenten Regelung kann die Anschlussleistung am Netzverknüpfungspunkt gemindert werden.
Komponenten- und Lastenmanagement für ein effektives Peak Shaving
Gerade bei der intelligenten Regelung der Komponenten steht und fällt das effektive Peak Shaving. Das Energiemanagement-System Solar-Log setzte sich mit diesem Thema schon seit langem auseinander und ist bereits eine hohe Kompatibilität mit diversen Komponenten im Markt. Dadurch ist es dem System möglich eine Vielzahl an Komponenten miteinander zu regeln. Ganz besonders trifft dies auf PV-Anlagen und den darin installierten Wechselrichtern zu. Durch den Einsatz der Solar-Log Regelung für Peak Shaving und Lastmanagement kann die PV-Anlage in Verbindung mit einem qualifizierten* Gewerbespeicher dazu genutzt werden, die Anschlussleistung am Netzverknüpfungspunkt zu senken und weiterhin nachhaltige Energie für die E-Mobilität zu nutzen. Durch den Einsatz des Solar-Log System ist neben dem Monitoring der PV-Anlage oder einer Realisierung des netzkonformen Anschlusses an das Mittelspannungsnetz, zusätzlich die Regelung einer E-Ladeinfrastruktur und der Einbezug eines Gewerbespeicher in das intelligente Lastmanagement möglich.
Wie sieht das in der Praxis aus?
Angenommen es gelingt dem Anwender durch den Einsatz der Solar-Log Regelung die Anschlussleistung um 60 kW zu senken.
Was hätte dies für Auswirkungen?
1. Die tatsächlich benötigte Leistung vom Netz wird gemindert, das sorgt für eine aktive Entlastung im Netz und hilft allen zur Sicherung einer stabilen Energieinfrastruktur
2. 60 kW weniger Leistungsbedarf bedeutet auch weniger Kosten in Bezug auf den Leistungspreis, in
unserem Fall: 60 kW * 85 €/kW/a = 5.100 € pro a
3. Durch den Einsatz einer intelligenten Regelung darf entsprechend der DIN VDE 0100-722 der Gleichzeitigkeitsfaktor von „1“ reduziert werden, z. B. auf 0,75, da angenommen wird, dass nur 75 % der max. Leistung gleichzeitig abgenommen wird.
Ergebnis aus dem obigen Beispiel:
110 kW Anschlussleistung für die E-Ladeinfrastruktur mit Gleichzeitigkeitsfaktor 0,75 ➞ 82,5 kW max. Anschlussleistung
Reduzierung der Gesamtanschlussleistung um 60 kW ➞ 202,5 kW neue max. Netzanschlussleistung.
Neuer Leistungspreis: 17.212 €/a
Ersparnis gegenüber zuvor: 7.438 €/a
Drei positive Faktoren: Energiewende, Netzstabilität, Kosten
Die konsequente Umsetzung des Peak Shaving führt zu einer Kostenreduzierung und zu mehr Netzstabilität. Hierbei unterstützt ein Energiemanagement-System, dass die intelligente Reglung diverse Komponenten übernimmt, Lösungen für das Monitoring am Netzanschlusspunkt und ein Lastenmanagement bietet. Eine hohe Kompatibilität zu PV-Wechselrichtersystemen bietet dem Anwender maximale Flexibilität bei der Auswahl und auch für zukünftige Wechsel.
Dank einer cleveren Regelung der PV-Energie kann diese maximiert werden und damit die Netzanschlussleistung effektiv reduziert. Das zusammen mit dem Peak Shaving spart Kosten und ist ein wichtiger Faktor bei der Energiewende und der Unterstützung des Energienetzes.