Was gilt es für den optimalen Standort eines Batteriespeichers zu berücksichtigen?  

Die meisten Batteriespeicher ab etwa 1 Megawatt Leistung werden in der Mittelspannungsebene 5 installiert, kleinere Speicher auch in der Niederspannungsebene 7. Idealerweise steht ein Batteriespeichersystem in der Nähe eines Umspannwerks. Wenn ein EVU eine kleinere Batterie von etwa 150 bis 500 kW betreiben will, sollte diese im Umfeld einer Trafostation installiert werden.

Wie wird die Netzsituation im Vorfeld analysiert?

Das EVU liefert die Informationen zum eigenen abrechnungsrelevanten Lastgang gegenüber seinem bestehenden Verteilnetzbetreiber und zu den für ihn geltenden Netztarifen. Ausgehend von den viertelstündlichen Leistungswerten kann CKW die Einsparpotenziale erkennen. Hierfür werden Simulationen verwendet, die auf Algorithmen für den realen Einsatz basieren. So lässt sich bereits der Business Case kalkulieren. Dazu gehören insbesondere die Reduzierung von Leistungsspitzen mittels Peak Shaving, hochgerechnet auf eine Lebensdauer von 15 Jahren, sowie das Potenzial der Regelleistungs- und Spannungshaltungs-Erlöse. Das EVU erfährt, ab wann der Break-even erreicht und ein substanzieller Mehrwert mit der Batteriespeicherlösung generiert wird.

Platzverhältnisse und Erdbebenfestigkeit: Welche Voraussetzungen vor Ort müssen gegeben sein?

Hierzu ein einfaches Bild: Der Batteriespeicher des Elektrizitätswerks Jona-Rapperswil beispielsweise hat eine Leistung von 2 Megawatt. Die beiden Container – einer mit Batterie-Racks, der zweite mit Wechselrichtern und weiteren Aggregaten – nehmen zusammen eine Fläche von rund fünf PKW-Parkplätzen ein. Punkto Erdbebenfestigkeit wird mit Tiefbauunternehmen sichergestellt, dass die Anlagen in den Containern ausreichend geschützt sind. Für normale Verhältnisse wie in der Schweiz stellt dies kein Problem dar.

Was ist bezüglich Lärmimmissionen vorzukehren?

Ein Batteriespeicher hat grundsätzlich zwei Lärmquellen: Die Umrichter geben einen hochfrequenten Piepslärm ab, der jedoch nur aus nächster Nähe wahrnehmbar ist. Grösster potenzieller Störfaktor ist die Ventilation für Lüftung und Kühlung. Die Lärmschutzverordnung (LSV) unterscheidet hier zwischen vier verschiedenen Zonen: Industrie, Gewerbe/Wohnen, Wohnen und Erholung. Wenn die Batterie in einem Wohnquartier installiert ist, gilt es gut zu planen: Beim Fenster des nächstgelegenen Gebäudes dürfen nachts 45 dB(A) nicht überschritten werden, tagsüber gilt ein Grenzwert von 55 dB(A).

Welches sind die nützlichsten sowie wirtschaftlich attraktivsten Einsatzzwecke für ein Batteriespeichersystem?

An erster Stelle sehen wir die Leistungsspitzenkappung, auch Peak Shaving genannt. Aufgrund des Zubaus an erneuerbarer Energieproduktion ist der Trend zur Begrenzung der Netzinfrastrukturkosten über die Leistungskomponente eindeutig – mit steigender Tendenz. Diese Glättung von Leistungsspitzen ist vor allem für Lastprofile mit kürzeren Spitzen interessant. Eine mögliche grosse Reduktion resultiert in markant tieferen Kosten für das EVU. Ist das Lastprofil hingegen zu breit, lässt sich mit einer Batterie aufgrund ihrer begrenzten Kapazität nur wenig reduzieren, was das Einsparpotenzial entsprechend limitiert. Die Primär- und Sekundärregelung im Verbund (CKW Flexpool) eignet sich bestens als Ergänzung in der Zeit, in der ein Batteriespeicher nicht für Peak Shaving eingesetzt wird. Diese Erlöse sind marktabhängig und volatil, somit eignen sie sich nur bedingt als Hauptsäule des Business Case. Hinzu kommen heute weitere punktuelle Anwendungen, etwa die Ein- und Ausspeisung von Ladestationen für die Elektromobilität. Diese Funktionen werden in Zukunft immer wichtiger. 

Bei den Batteriezellen für stationäre Stromspeicher hat sich der Typ Lithium-Eisen-Phosphat durchgesetzt. Weshalb?

Dieser Typ eignet sich aufgrund seiner hohen Lebensdauer und gebotenen Sicherheit besonders gut, er hat aber auch viele umwelttechnische Vorteile. Bei Lithiumionen-Batterien mit Elektroden aus Nickel, Mangan und Kobalt, wie sie häufig in Elektroautos zur Anwendung kommen, besteht das Problem der Beschaffung dieser Stoffe. Kobalt aus Minen im Kongo beispielsweise wird oft mit Kinderarbeit in Verbindung gebracht. Bei der von uns gewählten Batteriezellchemie, Lithium-Eisen-Phosphat (LFP), fehlen diese seltenen Komponenten, und alle verwendeten Metalle lassen sich zu 100 Prozent rezyklieren. Die Elektrodenmaterialien sowie der Polymer-Separator sind immerhin noch zu über 90 Prozent wiederverwertbar.

Die Batteriespeicher stammen aus China. Wie erfolgt die Anpassung an die gültigen Schweizer Normen?

Die jeweils gültigen Ländernormen werden dem Hersteller bereits bei der Projektierungsphase übermittelt. Die Hersteller in China sagen schnell ja zu allem, darum gilt es im Vorfeld sicherzustellen, dass alle Anlagenteile gemäss den gültigen Schweizer Normen gefertigt sind. Unsere aktuellen Anbieter haben schon viel Erfahrung in Europa sammeln können und werden auch die Grossbatterie von CKW in Rathausen liefern.

Was passiert, wenn die Lieferung dennoch nicht ganz konform mit der Bestellung ist?

Dann muss vor Ort nachgebessert werden, was mit Kosten verbunden ist. Das läuft dann unter Garantie. Umrichter, Trafos und weitere Komponenten beziehen wir heute meist von europäischen Lieferanten. Das ist weniger kritisch, auch wenn es bei den Schweizer Normen gewisse Spezialitäten gibt.

Welcher Serviceaufwand besteht bei einem Batteriespeicher seitens des EVU?

In der Regel schliesst das EVU einen Bewirtschaftungsvertrag mit CKW ab, der einen integralen Bestandteil des Business Case darstellt. Auf der anderen Seite übernimmt Axpo die Instandhaltung, die in der Regel aus einem jährlich durchgeführten Rundumservice besteht. Für das einzelne EVU bleiben nur noch allgemeine, einfach durchzuführende Wartungsarbeiten, etwa das Freimachen der Lüftung von Staub oder Schnee. Die Bewirtschaftung des Batteriespeichers – also Einsatzplanung, Vermarktung und Ansteuerung – übernimmt ebenfalls CKW für das EVU. Besonders wirtschaftlich erfolgt dies im Rahmen des CKW Flexpools, wo mehrere Anlagen zusammengenommen werden.

Welche Bedingungen knüpft Swissgrid an die Erbringung von Regelleistungen eines Batteriespeichers?

Die Batteriespeicher werden bei Swissgrid einem Präqualifikationsverfahren unterzogen. Es ist der Nachweis zu erbringen, dass die Batterie die Anforderungen bezüglich Reaktionsgenauigkeit auf Netzschwankungen – erbrachte Leistung bei definierter Geschwindigkeit – erfüllt. CKW und Axpo haben bereits ein erprobtes Konzept der Ansteuerung von Batteriespeichern ausgearbeitet. Es nimmt eine optimale Aufgabenteilung vor zwischen dem Energiemanagementsystem des EVU-Batteriespeichers und jenem von CKW. So werden einerseits die Vorgaben von Swissgrid erfüllt, andererseits kann auf diese Weise eine optimale Nachladestrategie sichergestellt werden. Das Konzept ist bereits von Swissgrid freigegeben. Weitere Anlagen im gleichen Konzept können folglich mit überschaubarem Aufwand und vergleichsweise schnell präqualifiziert werden.

Wie viel Zeit braucht es realistischerweise zwischen Bestellung und Inbetriebnahme eines Batteriespeichers?

In der Regel sind das neun bis zwölf Monate: Nach neun Monaten ab Bestellung kann die Anlage in Betrieb gehen. Bis alles zu hundert Prozent aufeinander eingespielt ist, können weitere drei Monate vergehen. Eilt es einmal sehr, lassen sich noch gewisse Zeiteinsparungen realisieren.

Welche konkrete Unterstützung erfährt ein EVU durch Axpo/CKW bei Kauf und Inbetriebnahme eines Batteriespeichersystems?

Das EVU selbst braucht sich nicht massgeblich zu engagieren. Von der Erarbeitung des Business Case über das Engineering und die Realisierung des Batteriespeichers bis zu Bewirtschaftung und Support bietet CKW in enger Zusammenarbeit mit Axpo ein Rundum-sorglos-Paket an. In der Bewirtschaftungsphase stellt CKW die eigens entwickelten Ansteuerungs-Algorithmen zur Verfügung. Zusammen mit Axpo wird sichergestellt, dass alle Schnittstellen optimal parametriert werden. So braucht das EVU sich nicht um das Management von zwei Lieferanten zu kümmern. Es kann sich darauf verlassen, dass alle Fragen in seinem Sinne gelöst werden.