Antworten zu Fragen zum Batteriewechselrichter-Webinar mit Kaco

Der Service, der mit Batterien angeboten wird, wird in Fachkreisen gerne auch mit dem Begriff „Flexibilität“ beschrieben. Kaco New Energy hat in dem pv magazine Webinar einen 50-Kilowatt-Batteriewechselrichter vorgestellt, der nicht nur Flexibilitäten bereitstellen kann, sondern nach Ansicht von Entwicklungsleiter Joerg Leonhardt auch im Einsatz besonders flexibel ist.

Leonhardt bezieht sich damit auf die Möglichkeit, mehrere Wechselrichter an eine Batterie anzuschließen, was eine einfache Skalierung ermöglicht, und vor allem auf die offene Software-Schnittstelle. Diese erlaubt nicht nur, das Gerät so steuern zu können, dass es besonders flexibel einsetzbar ist, sondern auch Integratoren, hier ihre eigene Expertise einzubringen und ein USP zu ermöglichen.

Die Neuentwicklung ist der vorläufige Endpunkt einer Entwicklung, die Kaco bereits mit dem Quartierspeicherprojekt Weinsberg bei Heilbronn vor mehr als vier Jahren begonnen hat. Das ist eine Neubausiedlung, die sich zu einem großen Teil mit Solarstrom versorgt, der zentral gespeichert wird.

Hier können Sie das Webinar mit Initiativpartner Kaco nachsehen und die Unterlagen herunterladen.

Im folgenden beantworten Joerg Leonhardt und Bernhardt Wille-Haussmann, Experte für elektrische Netze und Energiemanagement am Fraunhofer ISE, einige der wichtigen Fragen der Webinarteilnehmer und die Fragen, für die keine Zeit mehr blieb.

Allgemeine Fragen

Nach welcher Zeit zahlt sich das Investment (ROI) aus, wenn ich einen Stromspeicher in der Industrie zum Vermeiden von Lastspitzen nutze?

Leonhardt: Generell gelten mindesten zwei wichtige Faktoren bezüglich ROI-Aussagen, das sind die Investkosten und die laufenden Kosten in Relation zu zum Beispiel den Marktpreisen. Des Weiteren haben kleine Residential-Systeme immer höhere Overheadkosten als beispielsweise größere Commercial-Systeme: Rechentechnik und Vernetzung wären hier unter anderem zu nennen. Daraus folgt, dass größere Systeme meist einen schnelleren ROI erreichen.

Leonhardt: Power2Gas wird aus meiner Sicht eine sehr zukunftsträchtige Massenspeichertechnologie. Gase mit hoher Energiedichte werden eine ideale Ergänzung zu den rein elektro-chemischen Energiespeichern bilden.

Wille-Hausmann: Power2Gas, gegebenenfalls in Verbindung mit Power2Liquid zur Erzeugung von synthetischen Kraftstoffen, sehe ich als einen Langzeitspeicher oder als Ersatz für aus heutiger Sicht nicht elektrifizierbare Anwendungen, wie zum Beispiel Flugzeuge.

Für welche Einsatzmöglichkeiten des Batteriewechselrichters gibt es heute schon attraktive Geschäftsmodelle, die wirtschaftlich umsetzbar sind?

Leonhardt: Ein sehr einfaches Beispiel aus dem Blumenstrauß unserer derzeitigen Applikationen ist Elektrizitäts-Preis-Management auf internationalen Märkten: Die elektrische Energie wird günstig gekauft, gespeichert und zu Zeiten höherer Energiepreise wieder verkauft.

Wille-Hausmann: In einigen Fällen ist auch die Reduktion von Spitzenlasten attraktiv, um beim Leistungspreis zu sparen oder einen schwächeren Netzanschluss zu nutzen.

Demnächst wird es deutlich mehr Batteriespeicherkapazität in Elektrofahrzeugen geben als in Heimspeichern. Wie flexibel ist der neue Kaco-Wechselrichter hinsichtlich Ladetechnik und Energiemanagement? Kann er die unterschiedlichen Batterietechniken und Ladestationen bedienen?

Leonhardt: Auch für diese kommenden Einsatzgebiete haben wir den blueplanet gridsave 50.0 TL3-S entwickelt. Liegen die Batterien im DC-Spannungsbereich zwischen 350 und 900 Volt DC, können Sie mit oder ohne Transformator diese Batteriesysteme laden und entladen – Stichwort Vehicle2grid. Die Steuerung und Koordination der Wechselrichter kann auf Grund der offenen Schnittstellen mit unterschiedlichen Energiemanagementsystemen sehr flexibel erfolgen.

Wo sehen Sie die „Levelized Costs of Storage“ in den nächsten Jahren?

Wille-Hausmann: Ich würde an dieser Stelle auf die neue LCOE-Studie des Fraunhofer ISE hinweisen. In Abbildung 15 sieht man bei PV-Heimspeichern in etwa ein Halbierung bis 2030: https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/DE2018_ISE_Studie_Stromgestehungskosten_Erneuerbare_Energien.pdf

Fragen zum Produkt

Wann ist die Markteinführung des neuen Blueplanet gridsave 50.0 TL3-S?

Leonhardt: Wir sind mittendrin! Die ersten Geräte werden gerade in Südkorea installiert und wir haben jeweils Verträge mit Partnern in Südafrika und Deutschland, an die wir in den nächsten Wochen weitere Wechselrichter liefern werden.

Bedeutet die offene Schnittstelle, dass der Systemintegrator das Kommunikationsprotokoll seines Batteriemanagementsystems (BMS) auf das Kaco Protokoll anpassen muss?

Leonhardt: Offene Schnittstellen bedeuten für uns, dass keine proprietären, herstellerspezifischen Schnittstellen und Protokolle bezüglich der Wechselrichter notwendig sind. Namhafte Batteriehersteller liefern Batterien mit BMS. Diese BMS haben oft proprietäre Konnektivität zu den übergeordneten Energiemanagementsystemen (EMS). Die notwendige Protokollimplementierung erfolgt somit flexibel im EMS, das hat nichts mit den Protokollen von Kaco new energy zu tun. Ein großer Vorteil des Blueplanet gridsave 50.0 TL3-S ist, dass an ihm keine Software-Anpassungen beim Einsatz verschiedener BMS/EMS erforderlich sind. Das sichert uns eine sehr hohe Flexibilität und schnellste Applikationsanpassung bei dem Einsatz unserer Systeme.

Beinhaltet der Batteriewechselrichter für den Einsatz von Bleibatterien ein internes Batteriemanagementsystem? Oder muss die Batterie das BMS mitbringen?

Leonhardt: Das BMS kommt im Normalfall mit dem Batterietyp mit. Es ist gut, wenn ein BMS zur Verfügung steht. Bei einfachen Bleibatterie-Systemen ohne BMS kann ein sehr einfaches EMS zum Beispiel mit Strom-, Spannungs- und Temperaturüberwachung unseren Batteriewechselrichter entsprechend den Anforderungen korrekt und sicher steuern. Der Blueplanet gridsave 50.0 TL3-S verzichtet zugunsten hoher Einsatzflexibilität bewusst auf eine meist kundenspezifische BMS-Ankopplung.

Wie gehen Sie damit um, dass es schwierig ist, den Ladezustand von Bleibatterien zu ermitteln?

Leonhardt: Das würde ich sehr einfach und pragmatisch anstellen: Kontrolliertes Entladen und Laden unter Beachtung der unteren und oberen Schlussspannungen und so die aktuelle Kapazität nach C=I*t der Bleibatterie ermitteln. Ein kleines EMS-Script könnte das zyklisch realisieren und gleichzeitig dokumentieren. Über die bekannte aktuelle Kapazität können dann weitere Schlüsse zu beliebigen Ladezuständen leicht ermittelt und ausgegeben werden (zum Beispiel aus Spannungs-Temperaturkennfeld).

Gibt es eine Liste von Speichersystemen mit denen das Produkt kompatibel ist oder empfehlen Sie bestimmte Marken?

Leonhardt: Unsere Kunden haben 100-prozentigen Freiheitsgrad in der Wahl ihres Batteriesystems. Ein großer Vorteil unseres Batteriewechselrichters ist also, dass wir keine Liste brauchen. Wir haben das Gerät so entwickelt, dass er mit allen gängigen Speichertechnologien und Herstellern kompatibel ist. Die Batterien müssen nur dem DC-Arbeitsbereich des Wechselrichters entsprechen und eigensicher sein.

Wie grenzen Sie das Gerät von Konkurrenzprodukten ab, wie beispielsweise dem SMA Sunny Tripower Storage 60?

Leonhardt: Es gibt verschiedene Marktbegleiter mit unterschiedlichsten Funktionalitäten der einsetzbaren Batteriewechselrichter: AC/DC Kopplung, DC-Spannungsbereiche, mit oder ohne Transformator, Leistungsklassen, und so weiter. Fokus unserer Produktentwicklung ist die sehr hohe Einsatzflexibilität und einfachste Handhabbarkeit für unsere Kunden bei höchster Qualität zu marktgerechten Preisen. Die hohe Flexibilität wird durch offene Kommunikationsschnittstellen und vor allem die Möglichkeit der DC-Parallelschaltung erreicht. Damit ist es möglich, gepaart mit hohem Wirkungsgrad auch im Teillastbereich, Batteriesysteme zwischen 30 und 200 kWh effizient als „eine Energiezelle“ zu betreiben. Weitere Skalierungen dieser Energiezellen reichen dann auch schnell in den MWh-Bereich. Durch die dezentralen, modularen „Energiezellen“ kann dann wiederum in der MWh-Klasse eine hohe Systemverfügbarkeit erreicht werden. So kommt ein positiver Einsatzeffekt zum anderen.

Ist der AC-Nennstrom in beide Richtungen zu 100 Prozent abrufbar oder ist er in Laderichtung geringer als die Vollleistung?

Leonhardt: Das System ist in beiden Richtungen im Rahmen der Messgenauigkeiten symmetrisch. Das bezieht sich nicht nur auf AC-Nennströme, sondern auch auf Teillastbereiche zwischen 3 und 49 kW mit Wirkungsgraden größer 97,5 Prozent.

Kann man auch Redox-Flow-Batterien anschließen?

Leonhardt: Selbstverständlich. Wie schon gesagt kommt jeder Batterietyp im DC-Spannungsbereich des Wechselrichters in Frage.

Ist das Geräte auch offgrid-fähig oder kann es Notstrom bereitstellen?

Leonhardt: Der blueplanet gridsave 50.0 TL3-S ist nicht offgrid-fähig. Die zukünftige I-Version, an der wir bereits arbeiten, wird es sein.

Wie hoch sind der Leerlauf- und der Standby-Verbrauch des Gerätes?

Leonhardt: Betrachte ich den Fall DC-Strom = 0 A, so haben wir:

• Ohne integrierte Pre-Charge Unit (PCU) P <=3W
• Mit integrierter Pre-Charge Unit (PCU) P <=5W

Fragen zum Projekt Weinsberg

Es wird immer wieder diskutiert, inwiefern solche Quartierspeicher regulatorisch umsetzbar sind und wie. Wer ist bei dem vorgestellten Projekt der Speicherbetreiber und handelt es sich bei dem dann an die Bewohner gelieferten Strom um Eigenverbrauch, um Direktlieferung oder um Direktvermarktung?

Leonhardt: Die Projektbetreuung hatte unter anderem mein Kollege Steffen Diebold. Weiterführende projektbezogene Fragen können direkt mit Ihm geklärt werden. An dieser Stelle folgendes: Speicherbetreiber ist die Firma Derena. Das Projekt hat als Primärziel den Nachweis der Machbarkeit einer Eigenverbrauchsoptimierung im Quartiersmaßstab, bestehend aus mehreren verschiedenen Wohneinheiten basierend auf einem state-of-the-art Energiemix-Management.

Was bedeutet das für die Abgaben und Umlagen?

Leonhardt: Über das sehr flexible EMS, das wir eigens entwickelt haben, sind sich ändernde regulatorische Vorschriften einfach anpassbar. Das betrifft die Vorschriften wie auch das Optimierungsziel in der Pilotanlage.

Wie findet die Verrechnung der versorgten Einheiten statt im Bezug auf den Stromverbrauch, Eigenverbrauch, Wärmebedarf und Netzbezug?

Leonhardt: Die Verrechnung erfolgt ähnlich wie bei einem Mehrfamilienhaus.

Wie sind Ihre Schlussfolgerungen aus dem Projekt in Hinsicht auf die Frage, ob solche Quartierspeicherprojekte derzeit sinnvoll umsetzbar sind und was sollte man beachten?

Leonhardt: Wie schon gesagt müssen viele Randbedingungen mit vielen Teilnehmern abgestimmt werden und zu einem Konsens führen. Die eingesetzten Technologien sind verfügbar, inzwischen zuverlässig und ökonomisch einsetzbar. Somit können Kosten gespart werden und ein wertvoller Beitrag für unsere Umwelt wie die Reduzierung des Treibhausgases CO2 geleistet werden. Ich persönlich sehe es als sinnvoll an, unter den gegebenen Rahmenbedingungen solche Quartierspeicherprojekte voranzutreiben.

Sie geben eine Eigenversorgung mit BHKW und Photovoltaik in Höhe von 80 bis 90 Prozent bezüglich des Stroms an. Wie wird die Wärme bereitgestellt, sind zum Beispiel strombetriebene Wärmepumpen installiert und ist deren Strombedarf mit in den 80 bis 90 Prozent enthalten?

Leonhardt/Diebold: Die Wärmepumpen werden via EMS primär mit Strom aus den Photovoltaik-Generatoren betrieben.

Gab es besondere Anforderungen an den Brandschutz im Batterieraum?

Leonhardt/Diebold: Die eingesetzte Technik entspricht den standardmäßig geforderten Brandschutzanforderungen. Bisher sind keine zusätzlichen Anforderungen bekannt.