Um bei unregelmässig produziertem Solarstrom Lastspitzen abzufangen oder den Eigenverbrauch zu optimieren, können Batteriespeicher eingesetzt werden. Dabei kommen auch ausgediente Batterien aus Elektrofahrzeugen zum Einsatz.

Der Elektrogrossist Otto Fischer AG testet momentan einen solchen sogenannten «Second Life»-Speicher. Dieser kompakte Kraftwürfel steht nun auf einem kleinen Teil der Besucherparkplätze vor dem Hauptsitz.

Projektstatus 80%

Den Besucherinnen und Besuchern fällt er sofort auf: der Container direkt beim Eingang der Firma Otto Fischer. Dabei handelt es sich um ein Energiespeichersystem, das dabei helfen soll, den Strom noch besser zu nutzen, welchen die Solaranlage auf dem Dach des Gebäudes produziert. Und das auf besonders umweltfreundliche Weise. Schliesslich hat die Schweizer Bevölkerung mit der Annahme der Energiestrategie 2050 entschieden, auf nachhaltige Ressourcen zu setzen. Das bedeutet zunächst, dass im Rahmen des ersten Massnahmenpakets die Energieeffizienz gesteigert und der Ausbau der erneuerbaren Energien gefördert werden soll.

Somit ist auch die Eigentümerschaft von Gebäuden gefordert, ihren Beitrag zur Energiestrategie zu leisten. Das bedeutet konkret: An Orten, wo früher nur Verbraucher anzutreffen waren, werden heute sogenannte «Prosumer» gefördert: Verbraucher und Produzenten zugleich. Das Ziel dabei ist, dass die Energieversorgung immer dezentraler wird – was eine Herausforderung für das Stromnetz bedeutet. Denn die Einspeisung von Solar- und Windenergie ist durch starke Fluktuation gekennzeichnet. Deshalb braucht es intelligente Netze und Technologien wie Batterien, um den Strom zwischenzuspeichern.

Deshalb testet das Unternehmen Otto Fischer momentan eine Batteriespeicherlösung, um ihren selber produzierten Solarstrom noch besser nutzen zu können – mithilfe eben dieses Containers, der vor dem Hauptgebäude steht.

In Zukunft «Second Life»-Anwendungen

Immer öfter werden Batterien in Gebäuden eingesetzt. Zum Beispiel zur Lastspitzenminimierung, zur Eigenverbrauchsoptimierung oder sogar als Backup bei einem Netzausfall. Die Produktion von Batterien benötigt jedoch Schlüsselrohstoffe wie Lithium, Kobalt und Nickel. Deshalb wäre es sinnvoll, wenn Batterien möglichst lange im Einsatz bleiben würden. Batterien, die zum Beispiel in Elektrofahrzeugen gebraucht wurden, sind nach ihrem Einsatz im Auto noch brauchbar. Die Weiterverwendung («Second Life» genannt) von gealterten Batterien aus der E-Mobility in sekundären Speicheranwendungen kann die Lebensdauer der gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien somit wesentlich verlängern. Dadurch wird die Ökobilanz der Elektrofahrzeuge signifikant erhöht und es können zusätzliche Erträge generiert werden.

Das Innenleben des «Kraftwürfels» mit den wiederver­wendeten Elektroautobatterien.

Testbetrieb in Zürich

Vor zwei Jahren hat das Unternehmen Otto Fischer auf ihrem Dach eine Photovoltaikanlage mit über 900 Modulen und einer Leistung von 257,6 kWp installiert; etwa 60 % des so erzeugten Stroms verbraucht der Elektrogrossist an seinem Hauptsitz selber. Im Sinne der Eigennutzung des Stroms ist das verbesserungswürdig – für die Umwelt und für weniger Stromkosten. Um herauszufinden, ob sich diesbezüglich der Einsatz eines Speichermediums lohnt, ist beschlossen worden, in Zusammen­arbeit mit der Firma Evtec AG aus Kriens den Einsatz eines «Second Life»-Batteriespeichers zu testen – ein Pilotversuch, der Aufschluss über die Dimensionierung der Speicherkapazität geben soll.

Der «Kraftwürfel» wird installiert, um den Strom der Solaranlage zu speichern.

Verschiedene Betriebsweisen

Batteriespeichersysteme lassen sich vielseitig nutzen und betreiben. Die zwei häufigsten Betriebsweisen sind die Eigenverbrauchsoptimierung und die Lastspitzenoptimierung, wobei die letztere eher bei Gewerbebetrieben zum Einsatz kommt; denn damit können Leistungsabgaben an die Verteilnetzbetreiber gesenkt werden. Des Weiteren können die Speichersysteme als Backup oder für die Regelleistung eingesetzt werden.

Für das Pilotprojekt auf dem Parkplatz der Firma Otto Fischer wird eine Kombination der Betriebsweisen angewendet: einerseits die Eigenverbrauchsoptimierung und andererseits die Lastspitzenminimierung. Eine Lastspitzenminimierung ist vorwiegend Werktags sinnvoll; mit dem Ziel, die Lastspitze zeitlich zu verschieben und zu glätten.

Die Steigerung des Eigenverbrauchs wird hingegen häufig an den Wochenenden angestrebt. Schliesslich ist der Eigenverbrauch dann nur gering, und dadurch kann der Solarstrom am Mittag in der Batterie zwischengespeichert und zeitversetzt am Abend eingesetzt werden. Was bedeutet, dass die bestehende PV-Anlage mit ihrer Leistung von 257,64 kWp noch besser ausgenutzt wird: Durch den Betrieb des Batteriespeichersystems strebt das Unternehmen nun eine Steigerung des Eigenverbrauchs um etwa 10–15 % sowie eine Minimierung der Leistungsspitze um 20 kW an.

 Mit der Lastspitzenminimierung wird die Lastspitze ­zeitlich verschoben und geglättet.

Mithilfe eines Batteriespeichersystems werden die ­Steigerung des Eigenverbrauchs sowie die Minimierung der Leistungsspitze ermöglicht.

SIA-Merkblatt

Die rasche Entwicklung der Batteriespeichersysteme und die immer grössere Verbreitung hat den SIA (Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein) dazu veranlasst, das Merkblatt (SIA 2061) «Batteriespeichersysteme in Gebäuden» zu erarbeiten. Dieses enthält Dimensionierungshinweise und bietet Vorgaben für die Integration und den Betrieb der Speicherinfrastruktur, die sowohl in Wohngebäuden als auch in Nutzbauten oder bei Mischnutzungen zum Einsatz kommt. Das Merkblatt «SIA 2061» erscheint voraussichtlich im Frühling 2021.

Kurz vorgestellt

Die wichtigsten Eckdaten zum «Second Life»-Stromspeicher finden Sie hier in einer kompakten Übersicht.

Batterie

  • «Second Life»-Batterie aus dem Modell Nissan Leaf (24 kWh)
  • Laminierte Lithium-Ionen-Batterie
  • Batteriezellen: 192 (24 kWh)
  • Batteriespannung: 350 V (24 kWh)
  • Netzanschluss: 3 × 400 V AC

Auslegung

  • 4 × 24 kWh, Total 96 kWh (nominal)
  • 4 × 10 kW DC Leistungsmodul,
    Total 40 kW DC Lade- und Entladeleistung

Kontakt

Alessandro Buriola
Abteilungsleiter Sortimentsentwicklung, Otto Fischer AG
A.Buriola@ottofischer.ch