Solarparks leisten einen wichtigen Beitrag zur Stromversorgung mit erneuerbaren Energien. Photovoltaikanlagen erzeugen elektrische Energie aus Sonnenlicht und können insbesondere während sonnenreicher Stunden große Mengen Strom bereitstellen. Gleichzeitig entspricht der Zeitpunkt der Solarstromerzeugung nicht immer dem Zeitpunkt, an dem die Energie benötigt oder in das Stromnetz eingespeist werden kann.
Ein Batteriespeicher für einen Solarpark kann dazu beitragen, diese zeitlichen Unterschiede auszugleichen. Der erzeugte Solarstrom kann bei ausreichender Erzeugung zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder bereitgestellt werden. Dadurch entsteht zusätzliche Flexibilität bei der Nutzung der Photovoltaikerzeugung.
Große Batteriespeicher können dabei aus mehreren Komponenten bestehen. Neben den Batterieeinheiten gehören je nach Projekt beispielsweise Wechselrichter, Batteriespeicher Container, Transformatoren, Mittelspannungsschaltanlagen und ein Energiemanagementsystem zum Gesamtsystem.
Die optimale Auslegung hängt von der Größe des Solarparks, dem Erzeugungsprofil, dem Netzanschluss, der gewünschten Speicherkapazität und der geplanten Betriebsstrategie ab.
Solarstrom speichern und zeitlich verschieben
Eine der wichtigsten Funktionen eines Batteriespeichers im Solarpark ist die zeitliche Verschiebung der erzeugten Energie.
Eine Photovoltaikanlage produziert ihren Strom nicht gleichmäßig über den gesamten Tag. Während der Mittagsstunden kann die Erzeugung besonders hoch sein. In den frühen Morgen- und Abendstunden steht dagegen weniger oder keine Solarenergie zur Verfügung.
Ein Batteriespeicher kann einen Teil der überschüssigen Energie während der Erzeugungsphase aufnehmen.
Wenn später weniger Solarstrom erzeugt wird, kann die gespeicherte Energie wieder bereitgestellt werden.
Dadurch lässt sich die Nutzung der Solarenergie zeitlich flexibler gestalten.
Vorteil 1: Bessere Nutzung der Solarstromerzeugung
Ein Batteriespeicher kann dazu beitragen, einen größeren Anteil der erzeugten Solarenergie flexibel zu nutzen.
Ohne Speicher muss überschüssige Energie je nach Netz- und Anlagenkonzept unmittelbar eingespeist oder anderweitig genutzt werden.
Mit einem Batteriespeicher besteht zusätzlich die Möglichkeit, einen Teil der Energie zwischenzuspeichern.
Dies kann insbesondere dann interessant sein, wenn die Photovoltaikanlage zeitweise mehr Strom erzeugt, als unmittelbar benötigt oder eingespeist werden kann.
Vorteil 2: Zeitliche Entkopplung von Erzeugung und Nutzung
Solarstrom entsteht abhängig von der Sonneneinstrahlung.
Der Strombedarf beziehungsweise die gewünschte Einspeisung kann jedoch einem anderen zeitlichen Muster folgen.
Ein Batteriespeicher ermöglicht eine zeitliche Entkopplung.
Die Energie wird während einer Phase hoher Solarerzeugung gespeichert und kann später wieder bereitgestellt werden.
Dadurch wird der Solarpark flexibler nutzbar.
Vorteil 3: Überschüssige Energie zwischenspeichern
Bei hoher Sonneneinstrahlung kann die Photovoltaikanlage große Energiemengen erzeugen.
Wenn zu diesem Zeitpunkt nicht die gesamte Energie benötigt wird oder andere technische beziehungsweise netzseitige Einschränkungen bestehen, kann ein Batteriespeicher einen Teil dieser Energie aufnehmen.
Die gespeicherte Energie steht anschließend für einen späteren Zeitpunkt zur Verfügung.
Wie viel Energie tatsächlich gespeichert werden kann, hängt von der verfügbaren Speicherkapazität in MWh und der maximalen Ladeleistung ab.
Vorteil 4: Flexiblere Einspeisung
Ein Batteriespeicher kann die zeitliche Gestaltung der Einspeisung flexibler machen.
Statt die gesamte Solarstromerzeugung unmittelbar an das Netz weiterzugeben, kann ein Teil der Energie zunächst gespeichert werden.
Später kann die gespeicherte Energie wieder abgegeben werden.
Die konkrete Betriebsweise hängt vom Netzanschluss, den technischen Anforderungen und dem jeweiligen Geschäftsmodell des Solarparks ab.
Vorteil 5: Kombination mit großen PV-Anlagen
Besonders bei großen Solarparks kann der Einsatz eines Batteriespeichers interessant sein.
Je größer die installierte Photovoltaikleistung ist, desto größer können auch die erzeugten Energiemengen während sonnenreicher Stunden sein.
Ein entsprechend dimensionierter Batteriespeicher kann einen Teil dieser Energie aufnehmen.
Dabei müssen Photovoltaikleistung, Speicherleistung und Speicherkapazität aufeinander abgestimmt werden.
Vorteil 6: Nutzung von Batteriespeichern im MWh-Bereich
Bei großen Solarparks werden häufig Batteriespeicher mit einer Speicherkapazität im MWh-Bereich betrachtet.
Die Angabe MWh beschreibt die Energiemenge, die gespeichert werden kann.
Die Leistung des Batteriespeichers wird dagegen in MW angegeben.
Beide Werte müssen zur geplanten Anwendung passen.
Ein Speicher mit hoher Kapazität kann große Energiemengen aufnehmen. Ein System mit hoher Leistung kann dagegen große Energiemengen innerhalb kurzer Zeit laden oder entladen.
Vorteil 7: Batteriespeicher Container ermöglichen modulare Anlagen
Große Batteriespeicher werden häufig als Containerlösungen aufgebaut.
Ein Batteriespeicher Container kann Batterieeinheiten und weitere technische Komponenten aufnehmen.
Mehrere Container lassen sich zu größeren Speichersystemen kombinieren.
Dadurch kann die Anlage entsprechend der benötigten Leistung und Kapazität aufgebaut werden.
Die modulare Struktur kann außerdem die Planung größerer Energieprojekte erleichtern. Batteriespeicher Solarpark können dazu beitragen, die erzeugte Solarenergie zeitlich flexibler zu nutzen.
Vorteil 8: Kombination mit Wechselrichtern
Die Batterie eines Speichersystems arbeitet auf Gleichstromseite. Für die Verbindung mit dem Wechselstromnetz werden Wechselrichter benötigt.
Diese übernehmen die Umwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom.
Bei großen Solarparks können mehrere Wechselrichter eingesetzt werden.
Die Gesamtleistung der Wechselrichter muss zur geplanten Speicherleistung passen.
Vorteil 9: Integration in die Mittelspannung
Große Solarparks werden häufig über entsprechende elektrische Infrastruktur an das Netz angeschlossen.
Wenn ein Batteriespeicher integriert wird, können je nach Anlagenkonzept Transformatoren und Mittelspannungsschaltanlagen erforderlich sein.
Ein Batteriespeicher mit Mittelspannungsanschluss muss entsprechend den Anforderungen des Netzanschlusspunktes geplant werden.
Dabei sind unter anderem Leistung, Spannungsebene und vorhandene Infrastruktur zu berücksichtigen.
Vorteil 10: Energiemanagement für intelligente Steuerung
Ein modernes Speichersystem benötigt eine intelligente Steuerung.
Das Energiemanagementsystem kann die aktuelle Solarstromerzeugung, den Ladezustand der Batterie und die Energieflüsse überwachen.
Auf dieser Grundlage kann festgelegt werden, wann der Speicher geladen und wann er entladen wird.
So kann die Betriebsstrategie an die jeweilige Situation angepasst werden.
Vorteil 11: Solarstrom gezielt speichern
Nicht jede erzeugte Kilowattstunde muss unmittelbar genutzt werden.
Wenn der Solarpark mehr Energie produziert, als zu diesem Zeitpunkt benötigt oder eingespeist werden kann, kann ein Batteriespeicher überschüssige Energie aufnehmen.
Dadurch kann die Solarstromerzeugung stärker an die gewünschte Nutzung angepasst werden.
Die tatsächlich nutzbare Speichermenge hängt von der Kapazität und dem Betriebszustand des Batteriesystems ab.
Vorteil 12: Bessere Nutzung bestehender Infrastruktur
Ein Batteriespeicher kann abhängig von der Projektplanung dazu beitragen, die vorhandene elektrische Infrastruktur flexibler zu nutzen.
Wenn die Photovoltaikanlage zu bestimmten Zeiten hohe Leistungen erzeugt, kann der Speicher Energie aufnehmen.
Bei späterem Bedarf kann diese Energie wieder bereitgestellt werden.
Ob dadurch eine bessere Auslastung der vorhandenen Infrastruktur erreicht werden kann, muss im jeweiligen Projekt technisch geprüft werden.
Vorteil 13: Unterstützung bei Erzeugungsschwankungen
Die Solarstromerzeugung kann durch vorbeiziehende Wolken oder andere Wetterveränderungen kurzfristig schwanken.
Ein Batteriespeicher kann auf solche Veränderungen reagieren und abhängig von seiner Auslegung Energie aufnehmen oder abgeben.
Damit kann der Speicher zusätzliche Flexibilität innerhalb des Energiesystems bereitstellen.
Die genaue Wirkung hängt von der Speicherleistung und der Geschwindigkeit der Regelung ab.
Vorteil 14: Flexible Speicherstrategie
Ein Solarpark mit Batteriespeicher kann nach unterschiedlichen Strategien betrieben werden.
Eine mögliche Strategie besteht darin, überschüssige Solarenergie zu speichern und später wieder abzugeben.
Eine andere Strategie kann die Begrenzung der Einspeiseleistung sein.
Auch mehrere Betriebsziele können miteinander kombiniert werden.
Das Energiemanagementsystem entscheidet anhand der festgelegten Parameter, wann der Speicher geladen oder entladen wird.
Vorteil 15: Individuelle Dimensionierung
Ein Batteriespeicher für einen Solarpark sollte nicht nach einer pauschalen Standardgröße ausgewählt werden.
Entscheidend sind die Eigenschaften des konkreten Projekts.
Dazu gehören unter anderem die installierte PV-Leistung, der erwartete Jahresertrag, das tägliche Erzeugungsprofil, die Netzanschlussleistung und die gewünschte Speicherdauer.
Auch zukünftige Erweiterungen können bei der Planung berücksichtigt werden.
Planung eines Batteriespeichers für einen Solarpark
Die Planung sollte in mehreren Schritten erfolgen.
Schritt 1: Solarpark analysieren
Zunächst werden Größe und technische Eigenschaften der Photovoltaikanlage erfasst.
Dazu gehören installierte Leistung, Wechselrichterleistung und erwartete Stromerzeugung.
Schritt 2: Erzeugungsprofile auswerten
Anschließend wird untersucht, wann und in welchem Umfang Solarstrom erzeugt wird.
Dabei können historische Messdaten oder simulierte Erzeugungsprofile verwendet werden.
Schritt 3: Netzanschluss prüfen
Danach wird untersucht, welche Anschlussleistung verfügbar ist und welche Anforderungen am Netzanschlusspunkt bestehen.
Schritt 4: Speicherleistung bestimmen
Auf Basis der gewünschten Anwendung wird festgelegt, wie viel Leistung der Batteriespeicher bereitstellen soll.
Die Angabe erfolgt üblicherweise in MW.
Schritt 5: Speicherkapazität bestimmen
Anschließend wird die benötigte Kapazität in MWh festgelegt.
Dabei sollte untersucht werden, wie viel Solarenergie regelmäßig gespeichert werden soll und wie lange die gespeicherte Energie zur Verfügung stehen soll.
Schritt 6: Batteriesystem auswählen
Auf Grundlage der Anforderungen wird eine geeignete Batteriespeichertechnologie ausgewählt.
Dabei werden unter anderem Leistung, Kapazität, Betriebsbedingungen und Systemkonzept betrachtet.
Schritt 7: Containerlösung planen
Bei größeren Anlagen wird festgelegt, wie viele Batteriespeicher Container benötigt werden und wie diese auf dem Gelände angeordnet werden.
Schritt 8: Wechselrichter und Transformator dimensionieren
Anschließend werden Wechselrichter und gegebenenfalls Transformatoren entsprechend der Speicherleistung und Netzanschlusssituation geplant.
Schritt 9: Mittelspannungstechnik integrieren
Bei entsprechenden Netzanschlüssen werden Mittelspannungsschaltanlagen, Schutztechnik und weitere Komponenten eingeplant.
Schritt 10: Energiemanagement konfigurieren
Zum Abschluss wird die Betriebsstrategie definiert und das Energiemanagementsystem entsprechend konfiguriert.
Speicherkapazität und Leistung richtig abstimmen
Ein zentraler Punkt bei der Planung ist das Verhältnis zwischen Leistung und Kapazität.
Die Leistung wird in MW angegeben und beschreibt, wie schnell der Batteriespeicher Energie aufnehmen oder abgeben kann.
Die Kapazität wird in MWh angegeben und beschreibt, wie viel Energie gespeichert werden kann.
Ein Solarpark benötigt beispielsweise möglicherweise eine hohe Ladeleistung während der Mittagsstunden. Gleichzeitig muss die Kapazität groß genug sein, um die gewünschte Energiemenge aufzunehmen.
Eine zu geringe Leistung kann dazu führen, dass überschüssige Solarenergie nicht schnell genug gespeichert werden kann.
Eine zu geringe Kapazität kann dazu führen, dass der Speicher bereits vollständig geladen ist, obwohl weiterhin überschüssige Solarenergie vorhanden ist.
Deshalb müssen beide Werte gemeinsam betrachtet werden.
Technische Komponenten eines Solarpark-Speichers
Ein Batteriespeicher für einen Solarpark besteht aus mehreren miteinander verbundenen Komponenten.
Dazu können gehören:
Batteriemodule
Batteriespeicher Container
Wechselrichter
Transformatoren
Mittelspannungsschaltanlagen
Energiemanagementsystem
Kühltechnik
Mess- und Überwachungssysteme
Schutztechnik
Netzanschlusstechnik
Die konkrete Zusammensetzung hängt von der Größe und dem Konzept des Solarparks ab.
Standort und Aufstellung
Auch der Standort der Batteriespeicher Container muss sorgfältig geplant werden.
Die verfügbare Fläche muss ausreichend groß sein. Gleichzeitig müssen Zugänglichkeit, Wartungsflächen und elektrische Leitungswege berücksichtigt werden.
Die Entfernung zwischen Photovoltaikanlage, Batteriespeicher, Wechselrichtern und Netzanschlusspunkt kann ebenfalls relevant sein.
Bei großen Solarparks ist deshalb eine frühzeitige Standortplanung sinnvoll.
Sicherheit und Überwachung
Große Batteriespeicher benötigen geeignete Sicherheits- und Überwachungssysteme.
Abhängig von der verwendeten Technologie können Temperatur, Spannung, Strom und Ladezustand kontinuierlich überwacht werden.
Auch Kühlung und weitere technische Schutzsysteme können Bestandteil des Anlagenkonzepts sein.
Die konkreten Anforderungen müssen anhand der verwendeten Technologie und der jeweiligen Projektbedingungen festgelegt werden.
Wirtschaftliche Betrachtung
Die Investition in einen Batteriespeicher für einen Solarpark sollte anhand der geplanten Anwendung wirtschaftlich bewertet werden.
Dabei werden Investitionskosten und erwartete Vorteile miteinander verglichen.
Zu den Kosten können Batteriesystem, Container, Wechselrichter, Transformator, Mittelspannungstechnik, Installation und Netzanschluss gehören.
Auf der Nutzenseite können beispielsweise eine flexiblere Nutzung der Solarenergie und verschiedene energiewirtschaftliche Betriebsmodelle stehen.
Die Wirtschaftlichkeit hängt stark von den individuellen Projektbedingungen ab.
Wartung und langfristiger Betrieb
Nach der Inbetriebnahme sollte ein Batteriespeicher regelmäßig überwacht und gewartet werden.
Betriebsdaten können Aufschluss über Ladezustand, Energieflüsse, Leistung und weitere technische Parameter geben.
Regelmäßige Kontrollen können dabei helfen, Veränderungen im Betriebsverhalten frühzeitig zu erkennen.
Auch die Betriebsstrategie kann im Laufe der Zeit angepasst werden, wenn sich beispielsweise die Solarstromerzeugung, Netzbedingungen oder wirtschaftlichen Rahmenbedingungen verändern.
Fazit
Ein Batteriespeicher für einen Solarpark ermöglicht es, erzeugte Solarenergie zeitlich flexibler zu nutzen. Überschüssiger Strom kann während Phasen hoher Photovoltaikerzeugung gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder bereitgestellt werden.
Besonders bei großen Solarparks kommen häufig Batteriespeicher im MWh-Bereich und modulare Batteriespeicher Container zum Einsatz. Ergänzt werden diese Systeme je nach Projekt durch Wechselrichter, Transformatoren, Mittelspannungsschaltanlagen und ein intelligentes Energiemanagementsystem.
Für die erfolgreiche Umsetzung sind eine genaue Analyse der Solarstromerzeugung, eine passende Dimensionierung von Leistung und Kapazität sowie eine sorgfältige Planung des Netzanschlusses entscheidend.
Ein professionell geplantes Speichersystem kann dadurch dazu beitragen, Solarstrom bedarfsgerechter einzusetzen, Energieflüsse flexibler zu steuern und die Integration großer Photovoltaikanlagen in moderne Energiesysteme zu unterstützen.
