Rückschau

Wettringen, Nordrhein-Westfalen - 2020

ElChe Wettringen: Vielseitiger Einsatz von Batteriespeichern im Verteilnetz – praktische Erfahrungen und zukünftige Anwendungen

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Innovative Betriebsmittel für zukünftige Energienetze
Die Westenergie AG und ihr Verteilnetzbetreiber Westnetz GmbH haben in der Gemeinde Wettringen in Nordrhein-Westfalen im Jahr 2015 einen innovativen Batteriespeicher installiert. Dieser entlastet das umliegende Verteilnetz, in dem er überschüssigen Strom aus den Photovoltaikanlagen der Region speichert und ihn bei Bedarf wieder an das Netz zurück gibt. Ohne den Batteriespeicher würden die Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) ihren Strom direkt in das Verteilnetz einspeisen und es käme zu Netzengpässen. Der Batteriespeicher konnte in diesem Fall einen notwendigen, aber kostenintensiven Netzausbau verzögern. Neben der Projekt- und Betriebserfahrung selbst fokussiert dieses Projekt auch die diversen Anwendungsmöglichkeiten eines Batteriespeichers im Verteilnetz. Der zunächst netzdienliche Einsatz des Speichers entlastet das elektrische Netz vor Ort. Über diesen netzdienlichen Anwendungsfall hinaus bildet das Projekt ElChe Wettringen eine gute Möglichkeit für einen Langzeittest mit einem Batteriespeicher im Netz.

Elektrochemischer Batteriespeicher statt Netzausbau
Der Batteriespeicher ElChe (= Elektro-Chemisch) in Wettringen wurde 2015 in einem Forschungsprojekt zwischen der Westenergie AG und der Westnetz GmbH realisiert. Im Mittelspannungsnetz von Wettringen sind insbesondere in den Außenbereichen viele Photovoltaikanlagen installiert. Dadurch entstehen in diesem Netzgebiet zeitweise hohe Erzeugungsüberschüsse, die zu Problemen mit dem zulässigen Spannungsband und entsprechend zur Überlastung von einzelnen Betriebsmitteln führen. Um dies zu verhindern, wäre kurzfristig der Neubau eines 10 kV-Kabels notwendig gewesen, das als sogenannte Netzverstärkung dient. Die Leitung wäre aber bereits in etwa vier bis fünf Jahren durch eine geplante größere Veränderung der Netzstruktur in der Region überflüssig geworden. Um den temporären Engpass nachhaltig zu lösen, wurde statt einem klassischen Netzausbau daher der netzdienliche Einsatz eines mobilen Batteriespeichers realisiert. Die Lösung in Containerbauweise (vgl. Abbildung 1) bietet der Westnetz den Vorteil, dass der Batteriespeicher nach der Beseitigung des Netzengpasses in Wettringen auch an anderer Stelle im Verteilnetz zum Einsatz kommen kann.

Anwendungsfälle und Ergebnisse
Der Speicher hat eine Kapazität von 1.000 kWh und eine Leistung von 250 kW (350 kVA). Er basiert auf der Lithium-Ionen-Technologie. Die gesamte Technik befindet sich in einem 40-Fuß-Container, der in unmittelbarer Nähe zu einer Mittelspannungsstation aufgestellt wurde. Damit kann dieser nicht nur das Niederspannungsnetz, sondern auch das vorgelagerte 10 kV-Netz entlasten. Der netzdienliche Anwendungsfall verfolgt in diesem Fall das Ziel, Erzeugungsüberschüsse (Peak-Shaving) ab einem festgelegten Grenzwert abzufangen (vgl. Abbildung 2). In den PV-Anlagen erzeugter Strom, der nicht sofort genutzt werden kann, wird gespeichert und kann zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden. Es zeigte sich, dass der Speicher in rund 1.000 Stunden pro Jahr aktiv war. Darüber hinaus gab es noch ungenutzte Kapazitäten, weshalb das Projektteam auch andere Anwendungsfälle ermittelt hat. Es wurden Erkenntnisse für den Multi-Use-Ansatz gesammelt.

Multi-Use-Einsatz
Der Multi-Use-Einsatz von Batteriespeichern im Verteilnetz kann eine wertvolle Rolle bei einer effizienten Integration der Erneuerbare-Energien-Anlagen in das Verteilnetz einnehmen. Durch den Multi-Use-Einsatz anstelle des ausschließlich netzdienlichen Einsatzes könnten zusätzliche Erlöse erwirtschaftet werden, die die Kosten für den Netzbetrieb senken. Dazu zählen neben rein marktdienlichen auch systemdienliche Anwendungsfälle wie Schwarzstart- oder Inselnetzfähigkeit. Hierzu wurden im Projekt Tests durchgeführt und Ergebnisse gesammelt. Diese dienen nun für die Anwendung an einem Batteriespeicher in Gödenroth in Rheinland-Pfalz. Dieser ermöglicht es, die Flexibilitäten nicht nur im lokalen Netzgebiet zu nutzen, sondern auch spannungsebenenübergreifend anzubieten. Damit kann gezeigt werden, dass der Multi-Use-Einsatz mittels Batteriespeicher technisch und praktisch realisierbar wäre.

Der Speicher ElChe Wettringen ist zudem Teil des vom BMWi-geförderten Projektes Designetz. Dieses entwickelt die Blaupause für das Stromnetz der Zukunft. Aus vielen einzelnen Bausteinen entsteht ein effizientes Gesamtsystem, das eine flexible und sichere Energieversorgung gewährleistet. Die freien Kapazitäten im Speicher in Wettringen werden dem Projekt als Flexibilitäten zur Verfügung gestellt. So können die Flexibilitäten nicht nur im lokalen Netzgebiet genutzt werden, sondern auch im Gesamtprojekt.

Projektdaten ElChe Wettringen

• Projektbeteiligter: Westenergie und Westnetz GmbH  
• Verwendete Speichertechnologie: Lithium-Ionen
• Netzspannung: Niederspannung (400 V)
• Gewinnung von Praxiserfahrungen mit dem Batteriespeicher als innovatives Betriebsmittel
• (Multi-Use-) Einsatz von Batteriespeichern als mögliche Alternative zum klassischen Netzausbau
• F&E-Projekt als Vorreiter und Demonstrator für zukünftige und intelligente Energienetze