Sogenanntes Peak-Shaving und Valley-Filling bieten hier Strategien für grosse Stromverbraucher, ihre Energiekosten massiv zu reduzieren. In diesem Artikel erklären wir, wie Unternehmen vorgehen können, um Peak-Shaving mit Energiespeicher-Systemen (ESS) aufsetzen und betreiben zu können.
Was ist Peak Shaving?
Unter Peak Shaving versteht man das Abschneiden von teueren Lastspitzen. Ob in Kombination mit eigenen Photovoltaikanlagen oder direkt. Der Einsatz eines Energiespeichers ermöglicht nicht nur eine Steigerung des Eigenverbrauch-Anteils, sondern erlaubt auch ein Lastmanagement und damit die Reduktion von Strom- und Netzkosten.
Wie entstehen Lastspitzen?
Die Entstehung von Lastspitzen hängt stark vom jeweiligen Unternehmen ab, welches den Strom verbraucht. Im Allgemeinen treten Lastspitzen dann auf, wenn viele Maschinen gleichzeitig eine hohe Energiemenge benötigen.
Beispiele hierfür sind das gleichzeitige Hochfahren von Anlagen oder das rasche Aufheizen und Abkühlen von Werkstücken. Häufig sind es auch jährliche Wartungen, bei denen sämtliche Anlagen auf Funktion geprüft werden, oder die Kantine, die gleichzeitig Öfen, Herdplatten, Lüftungssysteme und Spülmaschinen in Betrieb nimmt.
Bereits ein einmaliges Überschreiten der Leistungsschwelle kann viel Geld kosten. Denn elektrische Lastspitzen verursachen in vielen Unternehmen hohe Netzgebühren und damit auch hohe Stromkosten. Bei der Abrechnung werden neben der verbrauchten elektrischen Energie auch die maximale Leistungsaufnahme berücksichtigt. Die Reduktion von Lastspitzen wirkt sich deswegen direkt auf die Verringerung der Energiekosten aus.
Lastspitzen zeigen sich im Strompreis in Spitzen- oder Nebenzeiten
Die Lastspitzen-Problematik widerspiegelt sich im Strompreis: Er unterscheidet sich deutlich - je nach Tagezeiten. Der Tag lässt sich aufteilen in Spitzenzeiten mit hoher Nachfrage (Spitze) und Schwachlastzeiten geringer Nachfrage.
- Spitzenzeiten: Diese treten in der Regel morgens und abends auf, z. B. an Werktagen von 8.00 bis 11.00 Uhr oder von 17.00 bis 22.00 Uhr. In diesen Zeiten ist der Stromverbrauch von Gewerben, Industrien und Privathaushalten hoch, was zu einer höheren Nachfrage nach dem Stromnetz führt. Um den Überverbrauch einzudämmen und den Netzdruck zu entlasten, sind die Strompreise in Spitzenzeiten höher (Hochtarif) – in der Regel 150-300% Mal höher als die Preise außerhalb der Spitzenzeiten (Niedertarif).
- Nebenzeiten: Diese treten nachts oder am frühen Morgen auf, z. B. von 22.00 Uhr bis 6.00 Uhr. In diesen Zeiten ist der Strombedarf und die Netzlast gering, was zu niedrigeren Strompreisen führt. Dies kann Verbraucher auch ermutigen, in diesen Stunden Strom zu verbrauchen.
Peak-Shaving und Valley-Filling mit Speicherbatterien spart die Kosten von Lastspitzen
Um die Lastspitzen zu vermeiden, aber auch um günstigen Strom besser nutzen zu können, bietet es sich für Gewerbe- und Industriebetrieb an, Speicherbatterien einzusetzen.
Das Grundprinzip von Peak-Shaving und Valley-Filling besteht darin, einen Teil des Strombedarfs in Spitzenzeiten in die Schwachlastzeiten zu verlagern, um so den Netzdruck zu verringern und den Energieverbrauch zu optimieren. Dies trägt dazu bei, Angebot und Nachfrage auszugleichen.
Die Rolle von Energiespeicher-Systemen (ESS) im Peak Shaving und Valley-Filling
Energiespeichersysteme (ESS) könnnen auf lokaler Ebene sehr gut mithelfen, Lastspitzen zu reduzieren und Nutzungs-Täler zu füllen.
- In Schwachlastzeiten (nachts), wenn die Preise niedrig sind, speichert das ESS Strom aus dem Netz.
- In Spitzenzeiten (z. B. morgens und abends) entlädt das ESS gespeicherten Strom, um den Verbraucher mit Strom zu versorgen, wodurch die Notwendigkeit verringert wird, bei hohen Strompreisen aus dem Netz zu ziehen.
Sind die wirtschaftlichen Vorteile des Ausnutzens des Preisunterschieds grösser als die Kosten der Anlage, lohnt es sich Peak-Shaving einzusetzen.
Peak-Shaving- und Valley-Filling-Strategien für industrielle und gewerbliche Anwender
Für grosse industrielle und gewerbliche Anwender gibt es in der Regel zwei Nebenzeiten und zwei Spitzenzeiten innerhalb eines Tages. Durch die optimierte Steuerung des ESS können diese Benutzer das System außerhalb der Spitzenzeiten aufladen und in Spitzenzeiten entladen, wobei die Strategie "zwei Ladungen, zwei Entladungen pro Tag" verfolgt wird. Dies trägt zur Optimierung der Stromkosten bei und erreicht Peak Shaving und Valley-Filling.
- Die blaue Linie repräsentiert den Peak-Fall. Hier gibt es keinen lokaken Energiespeicher (ESS). Der Strombedarf schwankt stark und das wird in den Spiztenzeiten stark belastet.
- Die gelbe Linie repräsentiert die Verbesserung, wenn ein lokaler Energiespeicher eingebunden wird. Das System lädt in Schwachlastzeiten und entlädt sich in Spitzenzeiten, wodurch die Belastung des Netzes in Zeiten mit hoher Nachfrage reduziert wird.
So gehen Sie vor, um die Leistungsspitzen in ihrem Betrieb abzuschneiden
Energiespeicher nutzen integrierte Energiemanagement-Systeme, um Peak Shaving und Valley-Filling durch verschiedene Regelungsstrategien zu realisieren. Generell gehen Sie folgendermassen vor, um die für sie passende Strategie zu finden:
- Analyse ihres Stromverbrauchs und der Peak-Zeiten
- Analyse der Preisgestaltung ihres Stromversorgers und ihres Stromnetzes innerhalb und ausserhalb der Spitzenzeiten.
- Einstellen der Lade- und Entladeleistung des Power Conversion System (PCS) für für unterschiedliche Zeiträume.
- Senden von Befehlen an das PCS basierend auf der Strategie und Überwachen seiner Leistung in Echtzeit.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Peak Shaving und Valley-Filling sehr gute Strategien sind, um Stromangebot und -nachfrage auszugleichen, den Energieverbrauch zu optimieren und das Stromnetz zu stabilisieren. Durch die Verlagerung des Stromverbrauchs von Spitzenzeiten in Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten trägt dieser Ansatz dazu bei, die Überlastung des Netzes zu reduzieren, die Stromverschwendung zu minimieren und die Gesamteffizienz der Energiesysteme zu verbessern.
Für Stromnetze reduziert es den Betriebsstress und erhöht die Stabilität, während es für Unternehmen und Verbraucher erhebliche Kosteneinsparungen bietet, indem es die Preisgestaltung für die Nutzungsdauer nutzt. Darüber hinaus tragen Peak Shaving und Valley Filling zur ökologischen Nachhaltigkeit bei, indem sie ein besseres Energieressourcenmanagement fördern und die Kohlenstoffemissionen reduzieren.
Energiespeichersysteme spielen in dieser Strategie eine wichtige Rolle, da sie es den Nutzern ermöglichen, Strom in Zeiten mit geringer Nachfrage und niedrigen Kosten zu speichern und in Zeiten mit hoher Nachfrage und hohen Kosten zu nutzen. Dies unterstützt nicht nur die Netzstabilität, sondern ermöglicht auch wirtschaftliche Gewinne durch Preisarbitrage und ist damit eine Win-Win-Situation für Energieversorger und Verbraucher. Letztendlich tragen Peak Shaving und Valley Filling dazu bei, eine zuverlässigere, effizientere und nachhaltigere Energiezukunft zu gewährleisten.
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