Ein großer Batteriespeicher kann Strom aufnehmen, wenn er günstig ist, und ihn später wieder verkaufen. Für das gesamte Stromsystem klingt das hilfreich. An einer einzelnen Leitung kann genau dieses Verhalten aber zur falschen Zeit stattfinden: Muss der Strom erst über eine bereits stark belastete Verbindung zum Speicher gelangen, erhöht zusätzliches Laden dort die Belastung.
Ob eine Batterie das Netz entlastet, hängt deshalb nicht allein von ihrer Größe ab. Entscheidend sind ihr Standort, die Richtung des Stromflusses und der Zeitpunkt des Ladens oder Entladens. Der Strompreis liefert dafür einen Anhaltspunkt, aber kein vollständiges Bild der örtlichen Netzlage.
Der Preis sieht nicht jede Leitung
Strom wird am Großhandelsmarkt für bestimmte Zeiträume gehandelt. Für einen Speicherbetreiber kann es attraktiv sein, Strom in günstigen Stunden zu kaufen und in teureren Stunden abzugeben. Die Batterie verschiebt damit elektrische Energie zeitlich. Zwischen Laden und Entladen gehen allerdings Teile der eingesetzten Energie verloren.
Das Stromnetz besteht aus vielen Leitungen und Umspannwerken. Ein Umspannwerk verbindet Netze unterschiedlicher Spannung; seine Transformatoren und die angeschlossenen Leitungen haben technische Belastungsgrenzen. Was deutschlandweit als günstige Stunde erscheint, sagt für sich genommen nicht, wie viel Spielraum an jedem einzelnen dieser Punkte vorhanden ist.
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE beschreibt den Zielkonflikt: Vorrangig am Markt orientierte Großspeicher können durch ungünstiges Laden und Entladen örtliche Leistungsspitzen verstärken. Das kann Leitungen und Transformatoren stärker beanspruchen. Umgekehrt kann eine passend platzierte und betriebene Batterie Belastungsspitzen verringern.
Eine Batterie, zwei Richtungen
Ein gedachtes Beispiel macht den Unterschied sichtbar. Ein Speicher steht hinter einer stark ausgelasteten Leitung. Gerade benötigt das Gebiet viel Strom, der über diese Leitung herangeführt wird. Lädt die Batterie zusätzlich aus dem Netz, muss mehr Leistung über den betroffenen Abschnitt fließen. Gibt sie stattdessen Strom an Verbraucher auf derselben Seite der Engstelle ab, kann das die benötigte Zufuhr über die Leitung verringern.
Diese Beschreibung gilt für die angenommene Richtung des Stromflusses. Bei einem Überschuss an Erzeugung auf der anderen Seite kann sich die Situation umkehren: Dann kann Laden helfen, weil es Strom vor Ort aufnimmt. Wo genau eine Engstelle liegt und wie das Netz verschaltet ist, entscheidet über die Wirkung. Ein Speicher ist also nicht schon deshalb netzdienlich, weil er lädt oder entlädt.
Auch der Anschluss muss beide Betriebsrichtungen berücksichtigen. Nach Angaben der Bundesnetzagentur benötigen Batteriespeicher Kapazität für die Entnahme und die Einspeisung. Dass eine Anlage physisch mit dem Netz verbunden ist, bedeutet nicht automatisch, dass jede gewünschte Leistung in beiden Richtungen jederzeit zur Verfügung steht. Die vereinbarte Kapazität gehört in den Netzanschlussvertrag.
Was ein Modell über den Konflikt zeigt
Wie Markt und Netzlage auseinanderfallen können, untersucht eine bei der Bundesnetzagentur eingereichte Stellungnahme von Neon. Die Autoren berechneten zunächst einen Speicherfahrplan anhand historischer Preise am Markt für den nächsten Tag. Anschließend verglichen sie diesen rechnerischen Betrieb mit regional zugeordneten Daten über Maßnahmen gegen Netzengpässe.
Die verwendete Beispielbatterie konnte bei voller Leistung zwei Stunden lang Energie abgeben. Im Modell entstanden zwei typische Lade- und Entladezyklen pro Tag. Ein Fahrplan allein nach dem einheitlichen Marktsignal berücksichtigt die örtliche Netzauslastung nicht. Ergänzten die Autoren einen standortabhängigen Anreiz, änderte sich der berechnete Betrieb.
Die Rechnung ist keine Messung der Wirkung einer konkreten Batterie. Die Autoren betrachten das Übertragungsnetz und ordnen Eingriffe größeren Regionen zu. Engpässe im Verteilnetz und Auswirkungen auf die Spannungshaltung bleiben außen vor. Das Modell zeigt damit einen möglichen Zusammenhang; wie stark ein einzelner Speicher eine konkrete Leitung beeinflusst, muss vor Ort geprüft werden.
Wie Netzbetreiber Engpässe erkennen
Strom kann sich nicht beliebig über eine einzelne Leitung drücken lassen. Droht eine Verbindung überlastet zu werden, müssen Netzbetreiber die Fahrweise von Anlagen verändern. Solche Eingriffe werden unter anderem als Redispatch bezeichnet: Anlagen auf verschiedenen Seiten einer Engstelle passen ihre Leistung so an, dass die betroffene Verbindung entlastet wird.
Ein Speicher kann bei entsprechender Lage Teil einer Lösung sein. Dafür muss er allerdings im entscheidenden Moment Energie aufnehmen oder abgeben können. Ist die Batterie bereits voll, fehlt Platz zum Laden. Ist sie leer, kann sie nicht einspeisen. Auch ein vorheriger Fahrplan und die vertraglich erlaubte Anschlussleistung setzen Grenzen.
Das Fraunhofer ISE untersucht nach eigenen Angaben für konkrete Standorte Erzeugung und Verbrauch am relevanten Umspannwerk. Daraus modellieren die Forschenden Leistungsflüsse und simulieren verschiedene Betriebsweisen. Vergangene Redispatch-Maßnahmen helfen zusätzlich bei der Einordnung. Das Ergebnis ist eine Standortprüfung, keine Eigenschaft, die sich allein aus dem Datenblatt der Batterie ablesen ließe.
Mehr Nutzen durch passende Anreize
Für Betreiber zählt, ob sich Bau und Betrieb wirtschaftlich tragen. Ein zusätzlicher Anreiz für netzentlastendes Verhalten kann helfen, die örtliche Situation in die Entscheidung einzubeziehen. Er muss aber zu den tatsächlichen Engpässen und zum Speicher passen. Ein pauschales Signal zur gleichen Zeit für alle Standorte würde die Unterschiede zwischen den Netzabschnitten nicht auflösen.
Auch der Standort beeinflusst, welche Möglichkeiten bestehen. Das Fraunhofer ISE nennt etwa ehemalige Kraftwerksstandorte, an denen vorhandene Netzanschlüsse unter Umständen weitergenutzt werden können. Daraus folgt keine automatische Freigabe für jedes Projekt: Anschlusskapazität und Netzsituation müssen im Einzelfall geklärt werden.
Für die Energiewende ist deshalb beides wichtig: Speicher können Strom zwischen Stunden verschieben und so Flexibilität bereitstellen. Für die Entlastung einer bestimmten Leitung braucht es zusätzlich einen Fahrplan, der zur Situation an dieser Leitung passt. Erst diese Verbindung aus Ort, Zeit und Betriebsrichtung entscheidet über den örtlichen Nutzen.
Quellen
- Fraunhofer ISE: Netzdienlichkeit von Großbatteriespeichern.
- Bundesnetzagentur: Fragen zum Netzanschluss von Speichern.
- Neon: Stellungnahme zu Netzentgelten für Großbatterien.
- Bundesnetzagentur: Netzengpassmanagement.
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