Anwendungen

Fast in allen wichtigen Bereichen der Energieversorgung können Stromspeicher einen bedeutenden Beitrag leisten. Die Eigenschaften des Speichers lösen einige substantielle technische Herausforderungen, die mit der zunehmenden Integration erneuerbarer Energieerzeugung verbunden sind. Die Funktionen des Hydro-Dynamischen Speichers von ReneStor-M eröffnen den Betreibern unter Umständen neue Geschäftsmodelle: Sie können im Bereich der Regelenergieleistung aktiv werden oder beim Peak Shaving, dem Spotmarkt-Trading oder der Direktvermarktung.

Netzbetreiber ÜNB/VNB

Erbringen von Primärregelleistung

Die Frequenz in Stromversorgungsystemen darf nur geringfügig abweichen. Jede Abweichung von 0,02 Hz wird im System im ersten Schritt durch die Primärregelleistung ausgeglichen. Bei einer Frequenzabweichung dient die Primärregelreserve zur möglichst schnellen Stabilisierung der Netzfrequenz. Der Hydro-Dynamische-Speicher von ReneStor-M ist für die Erbringung der Primärregelleistung bestens geeignet und kann binnen weniger Sekunden die erforderliche Leistung erbringen.

Erbringen von Sekundärregelleistung

Nach Ablauf von höchstens fünf Minuten wird die Primärregelleistung durch die Sekundärregelleistung als Systemdienstleistung für die Frequenzhaltung abgelöst. Auch in diesem Fall kann der Hydro-Dynamische-Speicher sowohl die positive als auch die negative Leistung nachhaltig erbringen.

Erbringung von Minutenreserve

Bei der Tertiärregelung, die auch Minutenreserve genannt wird, wird zwischen negativer und positiver Regelenergie unterschieden. Die Minutenreserve dient primär der wirtschaftlichen Optimierung. Die vorgehaltene Minutenreserveleistung muss innerhalb von 15 Minuten vollständig erbracht werden können. Auch hier kann der Hydro-Dynamische-Speicher nachhaltig zum Einsatz kommen.

Frequenzstabilisierung schwacher Netze

Die Frequenzhaltung ist die Ausregelung von Frequenzabweichungen infolge von Ungleichgewichten zwischen Einspeisung und Entnahme (Wirkleistungsregelung). Die hohen positiven aber auch negativen Spitzen im Netz, die durch dezentrale Erzeugungsanlagen oder durch Verbraucher verursacht werden, können die vorhandene Netzstruktur überfordern. Durch den Einsatz von Hydro-Dynamischen-Speichern von ReneStor-M kann die zeitliche Verschiebung dieser Spitzen harmonisiert werden. Darüber hinaus können Synergie erzielt werden, die die Versorgungssicherheit verbessern und außerdem die weitere Integration erneuerbarer Energie vorantreiben.

Investitionsaufschub beziehungsweise -verzicht

Durch die Nutzung von Kurzzeit-Stromspeichern mit einem hohem Wirkungsgrad, wie den Hydro-Dynamischen-Speichern von ReneStor-M, kann die kostspielige Netzverstärkung aufgeschoben werden. Unter bestimmten Umständen kann der kapitalintensive Netzausbau für den Transport der Leistungsspitzen sogar vermieden werden. Die dezentrale, ortsunabhängige und skalierbare Bauart von Hydro-Dynamischen-Speichern macht es möglich, dass die Erzeugungskapazität mit der bestehenden Infrastruktur aus erneuerbaren Quellen optimal genutzt werden kann.

Spannungshaltung

Die Netzbetreiber stellen mit Hilfe von Blindleistung und anderen Systemdienstleistungen sicher, dass die Spannung im Stromnetz stabil bleibt. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien wird diese Leistung immer wichtiger. Maßgeblich für die Spannungsqualität ist ein ausgeglichener, ortsgerechter Blindleistungshaushalt, den der Hydro-Dynamische-Speicher entsprechend gewährleisten kann.

Schwarzstart

Nach einem großflächigen Stromausfall (Blackout) muss die Versorgung in den Netzen möglichst kurzfristig wiederhergestellt werden. Das erfolgt über den sukzessiven Aufbau zunächst mehrerer kleinerer Inselnetze, die dann synchronisiert und wieder gekoppelt werden. Der Hydro-Dynamische-Speicher von ReneStor-M versetzt Versorger in die Lage, die Netze aus eigener Kraft und ohne Energieversorgung von außen hochzufahren und damit den Wiederaufbau des Stromversorgungssystems zu gewährleisten.

Unterstützung der Erzeugungskapazität

Bei einer Unterdeckung der Energienachfrage kann der im Hydro-Dynamischen-Speicher (HDS) gespeicherte saubere Strom zum Ausgleich der fehlenden Stromkapazität ins Netz eingespeist werden. So unterstützt der HDS die Energiewende, weil auf den Einsatz von Kohle- oder Atomkraftwerke verzichtet werden kann.

Inselbetrieb

Die gesamte Wertschöpfung der Stromversorgung kann bei einem Inselbetrieb in einem lokalen Netz mit einer temporären oder dauerhaften Trennung vom öffentlichen Stromversorgungsnetz stattfinden. Das ist auch mit erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen möglich, die an Strom-Großspeicher wie die Hydro-Dynamischen-Speicher von ReneStor-M gekoppelt sind.

Stromqualität im Verteilnetz

Eine stabile Netzfrequenz mit minimalen Auslenkungen vom Sollwert ist ein wesentliches Merkmal der elektrischen Versorgungsqualität. Starke Abweichungen von der Netzfrequenz von 50 Hz können technisch nicht toleriert werden. Es werden in der Regel nur Netzfrequenzabweichungen von weniger als 10 Millihertz (mHz) toleriert. Die Stromqualität ist besonders für energieintensive Prozesse der Großindustrie, der IT aber auch der Industrie 4.0 wichtig. Die hohe Stromqualität der Hydro-Dynamischen-Speicher von ReneStor-M wird durch ihre technische Bauweise gewährleistet.

Verringern der Netzstörungen bei Lastumkehr

Durch ihren Beitrag zur Verstetigung von erneuerbaren Energien über Erzeugungs-, Verbrauchs- und Prognoseausgleich sowie schneller Gradientensteuerung können Stromspeicher

  • Übertragungs- und insbesondere Verteilnetze entlasten,
  • die Versorgungssicherheit erhöhen,
  • einen Beitrag zur gesicherten Leistung erbringen und
  • fossile Must-Run-Kapazitäten verdrängen.

Energieerzeuger

Strom Arbitragehandel

Stromspeicher können nicht nur zum Ausgleich von Prognosefehlern dienen, sondern auch zur Verlagerung der Einspeisespitzen aus erneuerbaren Energien in verbrauchsstärkere Zeiten. Hier kann der Hydro-Dynamische-Speicher von ReneStor-M dem Ansatz von sauberem Strom zu höheren Preisen helfen. Mit dem Arbitragegeschäft können die Erlöse optimiert werden.

Unterstützung der konventionellen Erzeugung

Es wird laufend an Verbesserungen der Wirkungsgrade im Bereich der Energieerzeugung gearbeitet. Die Erzeugungsleistung konventioneller Kraftwerke kann in der Regel nur verzögert angepasst werden. Die ständige Steuerung großer Erzeugungseinheiten ist dabei sehr kostenintensiv. Um Kosten zu senken und bessere Wirkungsgrade für die Erzeugung zu erzielen, kann die momentan erforderliche Anpassung über einen Stromspeicher wie den Hydro-Dynamischen-Speicher von ReneStor-M erfolgen. Gleichzeitig kann so eine konstante optimale Erzeugungsleistung ermöglicht werden.

Flexibilität bei der dezentralen Erzeugung

Bei der dezentralen Stromerzeugung wird elektrische Energie verbrauchernah erzeugt, zum Beispiel innerhalb oder in der Nähe von Wohngebieten und Industrieanlagen. Mit Hilfe von Stromspeichern wie dem Hydro-Dynamischen-Speicher (HDS) von ReneStor-M kann dezentral produzierter Strom auch dezentral gespeichert und nach Bedarf auch lokal verbraucht werden. Auch Inselnetze zählen zur dezentralen Erzeugung. Die geographische Unabhängigkeit von HDS bringt eine hohe Flexibilität für eine optimale Standortbestimmung der Energieerzeugungsanlagen. Durch die bessere Ausnutzung der vorhandenen Infrastruktur durch den Einsatz von Energiespeichern wie dem HDS kann die Ertragssituation von Energieversorgern verbessert werden.

Verringern von Lastumkehrstörungen

Lastumkehr findet dann statt, wenn die erzeugte elektrische Energie aus einem nachgelagerten Netz in das vorgelagerte Netz, also das Netz einer höheren Spannungsebene fließt. Somit findet eine Umkehr der „traditionellen“ Lastflüsse wie zu Zeiten der zentralen Energieversorgung statt. In den Netzen mit einer grundsätzlichen Stromüberproduktion können die Stromüberschüsse also durch Stromspeicher wie den Hydro-Dynamischen-Speicher von ReneStor-M zeitlich verschoben und somit besser im Netz genutzt werden. Bei Hochlastfenstern kann Strom aus dem Speicher wieder ins Netz eingespeist werden.

Verringern der Abregelung Erneuerbarer

Die Abregelung ist eine von Netzbetreibern erzwungene Abschaltung beziehungsweise Herunterregelung von Erzeugungsanlagen für erneuerbare Energie. Das passiert in der Regel dann, wenn Windparks zu viel Strom produzieren und diesen in das bereits volle Netz einspeisen. Diese zusätzlichen Strommengen können das Stromnetz technisch gefährden. Durch die Abregelung gehen Milliarden Kilowattstunden sauberen Stroms verloren. In Situationen, in denen die Einspeisung von Wind- und Solarenergie ins Netz nicht mehr möglich ist, können Großspeicher wie die Hydro-Dynamischen-Speicher von ReneStor-M den überschüssigen Strom aufnehmen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder ins Netz abgeben. So kann das Netz entlastet und der Verlust von wertvollem, sauberem Strom vermieden und die mit einer Abreglung verbundenen beträchtlichen Kosten eingespart werden.

Dienstleistungen Verbraucher

Peak Shaving – Glättung der Lastspitzen

Die Lastspitzenglättung – englisch „Peak Shaving“ – ist für gewerbliche und industrielle Stromverbraucher relevant. Verbrauchsspitzen können durch den Einsatz von Hydro-Dynamischen-Speichern von ReneStor-M geglättet werden. So können hohe Kosten für die an diesen Spitzen gemessene Netznutzung vermieden werden. Die Lastspitzen werden vom HDS im Lastprofil verringert.

Zeitvariables Energiekostenmanagement

Eine zeitliche Verschiebung zwischen dem Stromkauf und dem Verbrauch kann erhebliche Einsparungen bei Stromkosten bedeuten – neben weiteren Funktionen des Hydro-Dynamischen-Speichers. Grossverbraucher wie die Industrie haben einen erheblichen Stromverbrauch und hohe Stromkosten. Durch den Einsatz eines Stromspeichers lässt sich der Stromeinkauf regulieren und der Einkaufspreis optimieren. Normalerweise muss der Strom zum aktuellen – meist ungünstigen und teureren Markttarif gekauft und sofort verbraucht werden. Mit einem Speicher hat der Verbraucher die Flexibilität, den Strom bei niedrigerem Preis (etwa in der Zeit einer allgemeinen Stromüberproduktion mit viel Wind oder Sonne) einzukaufen und aufzubewahren, bis dieser günstigere Strom später verbraucht werden kann.

Besondere Anforderungen an Stromqualität

Die elektromagnetische Verträglichkeit wird im Transmission Code als EMV bezeichnet. Der Begriff beschreibt die Einflussgrößen auf die Stromqualität. Die Verzerrung der Sinus-Kurvenform der Spannung im Versorgungsnetz wird als Folge von pulsierender Stromaufnahme des angeschlossenen Verbrauchers als Netzrückwirkung bezeichnet. Solche Rückwirkungen können Spannungsschwankungen sowie -einbrüche, Oberschwingungen oder Asymmetrien im Drehstromsystem sein. Diese Rückwirkungen im System können durch die Hydro-Dynamischen-Speicher von ReneStor-M ebenfalls minimiert werden.

Reduzieren der Netzstörungen bei Lastumkehr

In Netzen mit einer grundsätzlichen Stromüberproduktion – wie in Regionen mit vielen großen Windparks und/oder Solaranlagen – können Stromüberschüsse durch Hydro-Dynamische-Speicher zeitlich verschoben und somit besser im Netz genützt werden. Die Energie kann bei Hochlastfenstern wieder aus dem Hydro-Dynamischen-Speicher ins Netz eingespeist werden.

Blindleistungskompensation

Blindleistung ist bei einem mit Wechselspannung betriebenen Betriebsmittel die elektrische Leistung, die zum Aufbau von magnetischen Feldern (etwa in Motoren oder  Transformatoren) oder von elektrischen Feldern (beispielsweise in Kondensatoren) benötigt wird. Aus physikalischen Gründen muss die Blindleistung ortsnah erbracht werden. Aufgrund der Ortsunabhängigkeit der Hydro-Dynamischen-Speicher können diese die Blindleistung vollumfänglich bereitstellen.