Beschreibung

Der mit der Energiewende einhergehende Ausbau wetterabhängiger und fluktuierend einspeisender Stromerzeugungskapazitäten bedingt eine Flexibilisierung der gesamten energiewirtschaftlichen Wertschöpfungskette. Um die fluktuierenden erneuerbaren Erzeuger in das Energiesystem zu integrieren, existieren verschiedene Maßnahmen wie beispielsweise die Flexibilisierung des thermischen Kraftwerksparks, der Netzausbau bzw. die Netzoptimierung mit intelligenter Regeltechnik und das Demand Side Management. Unter Fachleuten wird anhaltend darüber diskutiert, welche genauen Bedarfe es für einzelne Flexibilisierungsoptionen gibt und unter welchen politischen und marktlichen Randbedingungen die jeweiligen Konzepte am wettbewerbsfähigsten sind.

Auch Energiespeicher und insbesondere Stromspeicher werden von vielen Experten als ein wichtiger Baustein zur Integration Erneuerbarer Energien angesehen. Je nach Anwendungszweck und Rahmenbedingungen können dabei verschiedenste Verfahren und Technologien wie beispielsweise Pumpspeicherwerke, Druckluftspeicher, Kavernenspeicher oder Batterien zum Einsatz kommen. Die Nutzung eines Speichers erlaubt es, ein temporäres Überangebot an regenerativ erzeugtem Strom zu speichern und zur Vermeidung von Netzengpässen, zur Erbringung von Systemdienstleistungen oder zur Ausnutzung von Preisdifferenzen auf dem Energiemarkt erst zu einem späteren Zeitpunkt ins Netz einzuspeisen oder zu verbrauchen.

Die in den letzten Jahren beobachteten Kostensenkungen im Bereich der Batterietechnik haben dazu geführt, dass inzwischen immer mehr Verbraucher mit regenerativen Erzeugungsanlagen überlegen, inwiefern sie Batteriespeicher installieren sollten, um einen höheren Anteil ihres regenerativ erzeugten Stroms selbst zu nutzen und damit Geld zu sparen. Doch obwohl sowohl die PV-Module als auch die Batterietechnik in den vergangenen Jahren immer günstiger geworden sind, rentieren sich solche dezentralen Batteriespeicher oftmals noch nicht. Die Verbesserung ihrer Wirtschaftlichkeit wird daher eine entscheidende Rolle für den zukünftigen Einsatz dieser Technologie spielen und auch bestimmen, ab wann diese Speicher wirtschaftlich und eingesetzt werden.

Im Jahr 2013 wurde vor diesem Hintergrund das Forschungsprojekt green2store mit einem Gesamtvolumen von über 9 Millionen Euro gestartet. Das Projekt ist Teil des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Leuchtturms Batterien in Verteilnetz der Förderinitiative Energiespeicher. Projektmitglieder sind die Unternehmen EWE , EWE NETZ, BTC, Alcatel-Lucent, Süwag und ABB sowie das Informatik-Institut OFFIS, das EWE-Forschungszentrum NEXT ENERGY und das Institut elenia der TU Braunschweig. Das Ziel von green2store ist die Entwicklung von miteinander vernetzten Stromspeicherkapazitäten. In einer sogenannten Energy Storage Cloud sollen dezentral verteilte Speicherkapazitäten unterschiedlichster Anbieter zusammengefasst, zentral verwaltet und schließlich diversen Anwendern zur Verfügung gestellt werden. Diese intelligente Vernetzung dezentraler Stromspeicher soll es ermöglichen, dass ungenutzte Zeiten der Speicher anderen Akteuren zur Verfügung gestellt werden und nicht alle Akteure einen eigenen Speicher betreiben müssen, um Stromspeicherkapazitäten für sich nutzen zu können. Der Anwender müsste nur dann für eine Speichernutzung zahlen, wenn Bedarf entsteht. Der Speicheranbieter erhält im Gegenzug für die zusätzliche Fremdnutzung einen finanziellen Nutzen. Nach zwei Jahren konzeptioneller Arbeit und Umsetzung startete im November 2015 der green2store-Feldtest mit einem Ortsnetzspeicher und neun Hausspeichern in Altenoythe (Niedersachsen), einem Campusspeicher in Stuttgart und einem Arealspeicher in einem Wohnkomplex nahe Heilbronn.

Die Energy Storage Cloud adaptiert die aus der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) bekannten Ansätze des Cloud Computings. Cloud Computing beschreibt die Bereitstellung von IT-Infrastruktur und IT-Leistungen wie beispielsweise Speicherplatz, Rechenleistung oder Anwendungssoftware als Service über das Internet. Cloud Computing entbindet den Anwender von der kosten- und zeitintensiven Entwicklung, Bereitstellung, Installation und Betreuung eigener Rechensysteme. So lassen sich auf Ebene der Anwender Investitionskosten sparen und zeitliche Handlungsspielräume vergrößern, da die Cloud-Anbieter ihre zentral organisierten Ressourcen effizienter betreiben können und die Anwender Cloud-Lösungen sehr kurzfristig und ohne zeitaufwendige Implementierungsprojekte nutzen können. Kostenvorteile durch Cloud Computing ergeben sich vor allem in Bereichen mit stark schwankendem Bedarf an IT-Infrastruktur und IT-Leistungen. So mussten Anwender traditionell genug Kapazität vorhalten, um sämtliche Bedarfsspitzen bedienen zu können. In den Zeiten mit niedrigen Bedarfen an IT-Infrastruktur und IT-Leistungen wären die vorgehaltenen Kapazitäten daher überdimensioniert. Das Cloud Computing dagegen ermöglicht die Anpassung der genutzten (und damit zu zahlenden) Kapazität an den tatsächlichen Bedarf. Neben diesen kostenorientierten Gründen spricht ein weiteres Argument für das Cloud Computing: Die Anwender können sich auf ihr Kerngeschäft konzentrieren, da weitere mehrwertschaffende IT-Dienste wie Authentifizierung, Verfügbarkeit, Identitätsmanagement, Fertigungssteuerung, Patchverwaltung, Aktivitätsüberwachung, Softwareupgrades und Anpassungen direkt vom Cloud-Anbieter übernommen werden können.

Die Grundidee der virtuellen Nutzung von IT-Diensten in der Cloud überträgt das Projekt green2store auf Energiespeicherkapazitäten. Durch die informationstechnische Bündelung dezentraler Batteriespeicher werden diese verschiedenen Anwendern zur Verfügung gestellt. Dabei werden nicht mehr die physikalischen Speicher als solche angesprochen, sondern vielmehr der Speicherbedarf in seinem Umfang, seiner Dauer und gegebenenfalls in seiner Lokalität benannt. Die Zuordnung der verschiedenen Bedarfe zu den physikalischen Speichern übernimmt die Energy Storage Cloud. Dabei können die virtuell verknüpften Speicher immer dann zur Befriedigung von Speicherbedarfen aus der Cloud genutzt werden, wenn sie nicht für ihre primär gedachten Zwecke benötigt werden. Wenn ein vernetzter Hausspeicher beispielsweise durch eine hohe Haushaltslast und geringe PV-Einstrahlung entladen ist und nicht für primäre Zwecke innerhalb des Haushalts benötigt wird, kann seine Speicherkapazität der Energy Storage Cloud zur Verfügung gestellt werden. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Auslastung des Hausspeichers und eine verbesserte Wirtschaftlichkeit, da ein Teil der Beiträge der Anwender der Energy Storage Cloud von deren Betreiber an die Speicherbesitzer weitergegeben wird. Die intelligente Vernetzung der verschiedenen Speicher kann durch diese Mehreinnahmen zu einer schnelleren Marktdiffusion der Speicher beitragen und einen wichtigen Beitrag zur effektiveren Integration Erneuerbarer Energien leisten. Außerdem können die Betreiber der Energy Storage Cloud – ähnlich wie die Betreiber der Rechenzentren beim Cloud Computing – den Anwendern innovative Mehrwertdienste (Energiedienste) und neue Nutzungskonzepte anbieten. Ein Beispiel für innovative Mehrdienste sind PV-Prognosen und Lastprognosen auf Haushaltsebene, die den Speicherbesitzern eine möglichst profitable Nutzung des Speichers ermöglichen. Ein Beispiel für neue Nutzungskonzepte ist, dass dezentrale Speicher mit geringem Speichervolumen erst mithilfe der Energy Storage Cloud am Stromhandel teilnehmen können. Diese beiden Beispiele belegen, dass die Energy Storage Cloud auch als Inkubator für neue und innovative Geschäftsmodelle rund um das Thema Stromspeicher verstanden werden kann.

In green2store verantwortet BTC die Entwicklung der Energiedienste der Energy Storage Cloud. Mithilfe solcher Energiedienste können beispielsweise die Verfügbarkeiten der Speicher bestimmt und aus den Anfragen nach Speicherkapazität Fahrpläne für die einzelnen Speicher generiert werden. Durch das Forschungsprojekt möchte BTC darüber hinaus grundsätzlich analysieren, wie Energiedienste über eine Cloud-Infrastruktur bereitgestellt werden können.

Hinweis: Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

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