Energiespeicher in Unternehmen – Schlüsselparameter ab 100 kW

Stromspeicher werden zu einem festen Bestandteil sowohl des täglichen Lebens als auch des Geschäftsbetriebs einer wachsenden Zahl von Polen. Im Jahr 2024 wurden in Hausinstallationen (20 kW oder kleiner) Energiespeicher mit einer Gesamtleistung von 1317 kW installiert, während in gewerblichen Installationen eine Gesamtleistung von 2792 kW erreicht wurde. Laut Prognosen von EUPD Research und dem Polnischen Verband für Energiespeicherung (PSME) werden wir in den Jahren 2026–2028 in Polen einen wahren Boom bei der Nutzung von Energiespeichertechnologien erleben, und ihr Markt wird in diesem Zeitraum je nach Prognosequelle mit einer Dynamik von 34 % bis 293 % pro Jahr wachsen.

Das größte Wachstum der kumulierten Kapazität von Energiespeichersystemen in unserem Land wird in den nächsten zwei Jahren stattfinden. Angesichts der zunehmenden Beliebtheit und des Interesses des Unternehmenssektors an Energiespeichern in LFP-Technologie geben wir Ihnen in diesem Artikel Ratschläge, worauf Sie bei der Auswahl der optimalen Lösung für Ihr Unternehmen besonders achten sollten.

Systemeffizienz

Bei Energiespeichern in Unternehmen entscheidet die Effizienz des PCS über reale Einsparungen. Höhere Effizienz bedeutet niedrigere Lebenszykluskosten des ESS.

Die beiden wichtigsten Komponenten von Energiespeichersystemen (ESS) sind: (1) der Energiespeicher, der hauptsächlich aus Batteriezellen besteht, in denen Energie mit einer bestimmten Kapazität in Wh (Wattstunden) gespeichert wird, und (2) der PCS (bidirektionaler Wechselrichter), der die Lade- und Entladeleistung des Energiespeichers in W (Watt) bestimmt. Hauptsächlich von Letzterem hängt die Effizienz des gesamten All-in-One-ESS ab. Dies ist ein entscheidender Parameter, der über die Rentabilität der Nutzung dieser Technologie in einem Unternehmen entscheidet.

Ein Energiespeichersystem mit einem Wirkungsgrad von 88 % (Standard auf dem polnischen Markt) ermöglicht beispielsweise die Nutzung von 88 kWh elektrischer Energie aus 100 kWh, die zum Laden/Entladen verbraucht werden. Wenn wir ein ESS mit diesem Wirkungsgrad mit der Lösung S3-EStore der Marke Kehua (einem der größten Hersteller von Wechselrichtern und USVs weltweit) vergleichen, bei der dieser Parameter 90,2 % beträgt, können wir leicht berechnen, dass wir bei jeder Lade- und Entladung von 100 kWh im Energiespeicher 2,2 kWh einsparen. Angesichts der Tatsache, dass die Lebensdauer dieses Modells laut Herstellerangaben mindestens 1.300.000 kWh beträgt, sparen wir dank der höheren Effizienz insgesamt 28.600 kWh.

Wenn wir dieses Ergebnis in Zloty umrechnen und den Strompreis (Wirkenergie plus Energieverteilung) mit 0,9 PLN/kWh netto ansetzen, erhalten wir eine Einsparung von 25.740,00 PLN netto über die minimale Produktdauer (ohne Berücksichtigung von Inflation/Strompreiserhöhungen).

Batteriezellentechnologie

Energiespeicher in Unternehmen, die auf modernen LFP-Zellen (≥304 Ah) basieren, bieten eine längere Lebensdauer und stabile Parameter.

In den meisten gängigsten All-in-One-Energiespeichersystemen werden prismatische Batteriezellen in LFP-Technologie (Lithium-Eisenphosphat) eingesetzt. Entscheidend ist jedoch die Energiedichte, ausgedrückt in Wh/kg (Wattstunden pro Kilogramm), die oft indirekt anhand der Kapazität einer einzelnen Zelle beurteilt werden kann. Aus diesem Wert kann auch auf die Batterietechnologie geschlossen werden.

In älteren Energiespeichern wurden Zellen mit einer Kapazität von bis zu 245 Ah und einer Dichte von unter 160 Wh/kg verwendet; bis vor kurzem war eine Kapazität von 280 Ah und eine Dichte von ca. 165 Wh/kg Standard, während die neuesten Lösungen eine Kapazität von mindestens 304 Ah und eine Dichte von über 175 Wh/kg aufweisen. Für den Käufer eines Energiespeichersystems ist die wichtigste Information, dass je neuer die Batteriezellentechnologie ist, desto länger ist ihre Lebensdauer. Zum Beispiel wird die Lebensdauer von Zweistunden-Energiespeichern mit 280-Ah-Batterien bei einer Entladetiefe von bis zu 80 % und einer Temperatur von 25 °C von den Herstellern meist mit 6000 Lade- und Entladezyklen angegeben, während bei 314-Ah-Batterien entsprechend 7000–8000 Zyklen angegeben werden, und das bei einer noch größeren Entladetiefe von 90 %.

Daher kann ein ESS mit Energiedichte-Zellen von über 175 Wh/kg seinem Besitzer bis zu 50 % länger dienen als eine Lösung mit 280-Ah-Batterien. Mit älteren Technologien macht ein Vergleich hier keinen Sinn – das ist schon eine totale Unterlegenheit.

Kühlsystem

Bei Energiespeichern in Unternehmen hält die Flüssigkeitskühlung die Temperatur der Pakete konstant und verlängert die Batterielebensdauer.

Gemäß den obigen Informationen machen die Hersteller von Batteriezellen die Anzahl der Lade- und Entladezyklen während der Produktlebensdauer von der Temperatur abhängig. Um die längste Batterielebensdauer zu erreichen, sollte die Temperatur der unmittelbaren Umgebung bei 25 °C gehalten werden. Jede Abweichung nach oben oder unten führt zu einer Änderung der Kapazitätsdegradation. Es ist sehr wichtig, die Temperatur aller Batterien so konstant wie möglich zu halten, um eine gleichmäßige Degradation zu gewährleisten, was bei Luftkühlung äußerst problematisch ist.

Daher wird bei den meisten technologisch fortschrittlichen Energiespeichern eine Flüssigkeitskühlung eingesetzt, die eine gleichmäßige Temperatur und Luftfeuchtigkeit über alle Batteriepacks hinweg gewährleistet, was sich positiv und signifikant auf die Lebensdauer der Zellen auswirkt.

Garantie

Bei Energiespeichern in Unternehmen zählen zwei Garantien: Produktgarantie und Kapazitätsgarantie – prüfen Sie die Bedingungen und das Herstellungsdatum.

Für Energiespeichersysteme werden zwei Arten von Garantien gewährt: (1) Produktgarantie und (2) Kapazitätsgarantie über die Lebensdauer. Die erste ist allgemeiner, da sie sich auf die Funktion einzelner ESS-Komponenten bezieht und meist von 3 bis 5 Jahren beträgt, mit der Option auf Verlängerung bis zu 10 Jahren. Entscheidend ist jedoch das Herstellungsdatum, da die Garantiezeit meist davon ausgeht. Die garantierte nutzbare Kapazität über die Lebensdauer ist bereits deutlich vielfältiger, sowohl hinsichtlich des in kWh ausgedrückten Wertes als auch der Kriterien, die der Nutzer des Energiespeichersystems erfüllen muss. Daher empfehle ich eine sorgfältige Analyse der Garantiebedingungen des betrachteten ESS-Modells.

Hersteller

Bei der Auswahl von Energiespeichern für Unternehmen sollten Sie die Glaubwürdigkeit des Herstellers prüfen (Tier 1, Historie, Produktionskapazitäten).

Ich habe oben geschrieben, dass Produkt- und Batteriekazitätgarantien bis zu 10 Jahre lang gewährt werden können. Die entscheidende Frage, ob wir solche Garantien in Anspruch nehmen können, wird jedoch davon abhängen, ob der Hersteller des gekauften ESS bis zum Ende dieses Zeitraums existiert. „Hersteller“ (in Anführungszeichen, da sich viele Unternehmen selbst dieses Etikett geben und in der Praxis solche Einheiten als Montageshops oder sogar OEM-Verkäufer bezeichnen lassen) sprießen in den letzten Jahren weltweit wie Pilze aus dem Boden. Daher wird es auf dem Energiespeichermarkt immer schwieriger, Spreu vom Weizen zu trennen, und eine falsche Wahl kann bedeuten, dass wir eine Garantie nur „auf dem Papier“ erhalten haben.

Um uns vor dem Kauf von Produkten zweifelhafter Herkunft zu schützen, können wir beispielsweise die Firmengeschichte, Informationen über Produktionsanlagen verfolgen oder einen Bericht bei einer Wirtschaftsauskunftei bestellen. In diesem Zusammenhang hilft uns auch Bloomberg New Energy Finance, das unter anderem ein Ranking der finanziell glaubwürdigsten Hersteller von Energiespeichern erstellt. Diejenigen mit der höchsten Stabilität werden in das Tier 1-Ranking aufgenommen.

Auch die Information, wer die in den ESS verwendeten Batteriezellen hergestellt hat, ist von Bedeutung. Zu den größten Herstellern weltweit gehören CATL, LG Energy Solution, Panasonic, BYD, EVE Energy, die über die modernsten Produktionslinien verfügen. Sie sind die endgültigen Garanten für die Anzahl der Zyklen und die nutzbare Gesamtkapazität während der Lebensdauer der Batterien.

Zertifizierung

Energiespeicher in Unternehmen müssen polnische Normen und NC RfG erfüllen – prüfen Sie die Liste des PTPiREE, anstatt sich auf Deklarationen zu verlassen.

Ein Energiespeichersystem, das wir in einer an das Stromnetz angeschlossenen Anlage nutzen wollen, muss für den polnischen Markt vollständig zertifiziert sein. Leider reichen Dokumente, die die Erfüllung der Verpflichtungen aus EU-Richtlinien bestätigen, einschließlich der CE-Konformitätserklärung, hierfür nicht aus. Der Energieversorger wird vor der Erteilung der Anschlussbedingungen vom Käufer des ESS die Vorlage von Dokumenten verlangen, die die Erfüllung der Anforderungen polnischer Branchennormen und der Verordnung NC RfG bestätigen.

Eine öffentlich zugängliche Liste von Geräten, die die Kriterien der Netzbetreiber (DSO) erfüllen, wird vom Polnischen Verband für Stromübertragung und -verteilung (PTPiREE) geführt. Bei aller Sympathie für die Fachleute aus Fernost würde ich meinen Landsleuten raten, bei ihren Zusicherungen über die vollständige Zertifizierung vorsichtig zu sein, da ich selbst auf Fachmessen in Nadarzyn und auf der ENEX in Kielce solche Versprechungen von vielen „Herstellern“ von Energiespeichersystemen erhalten habe und in vielen Fällen stellte sich heraus, dass die vollständige Zertifizierung fehlte.

Interessanterweise sollten die fehlenden Dokumente laut Verkäufern oder E-Mails „bald“ ausgestellt werden, aber in den meisten Fällen habe ich sie bis zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels nicht erhalten.

Sicherheit

Für Energiespeicher in Unternehmen sind IP, Brandschutz, Löschanlage und Anomalieüberwachung auf Zellebene entscheidend.

Ein sehr wichtiger Aspekt sind auch die eingesetzten Sicherheitssysteme und die Schutzarten der einzelnen Systemkomponenten. Bei der Auswahl eines Energiespeichersystems sollten wir prüfen, ob das jeweilige Gerät für die Montage im Freien oder nur im Gebäude bestimmt ist, was durch die IP-Schutzart angezeigt wird. Aufgrund der Notwendigkeit eines intensiven Luftaustauschs und unpräziser Brandschutzvorschriften kann die Installation von ESS in einem Gebäude zumindest problematisch sein.

Über Sicherheitssysteme könnte man einen separaten Artikel schreiben – in dieser Abhandlung beschränke ich mich auf die meiner Meinung nach wichtigsten, zu denen ich zähle: Überwachung des Betriebs mit Versand von Alarmen bei Erkennung von Anomalien auf jeder ESS-Komponente; dichte Ummantelung der Batteriezellen; Explosionsschutz; Löschanlage (z. B. Aerosol).

Notstromversorgung

Energiespeicher in Unternehmen mit Inselbetriebsfunktion erfordern STS und ausreichende Kapazität – dies ist die Voraussetzung für eine reale Backup-Lösung.

All-in-One-Energiespeichersysteme bieten in den meisten Fällen keine Notstromfunktion ohne zusätzliche Zubehörteile. Um das ESS in den Inselbetrieb (unabhängig vom Stromnetz) umzuschalten, benötigen wir mindestens einen statischen Umschalter (Static Transfer Switch), der die Stromquellen automatisch umschaltet, wenn die Spannung an der Zielquelle ausfällt. Ein mit STS ausgestattetes Energiespeichersystem kann aufgrund der deutlich kürzeren Umschaltzeit im Vergleich zu einem Stromerzeuger das Notstromsystem eines Unternehmens erfolgreich ersetzen oder ergänzen.

Wir müssen jedoch bedenken, dass die nutzbare Kapazität des Energiespeichers der entscheidende Parameter sein wird – sie wird die Frage beantworten, wie lange das ESS die Stromversorgung ohne Unterstützung aus einer anderen Quelle aufrechterhalten kann. Darüber hinaus möchte ich betonen, dass STS und ähnliche Geräte eine separate Zertifizierung erfordern.

Energiemanagementsystem

Effektive Energiespeicher in Unternehmen benötigen ein EMS (nicht zu verwechseln mit BMS), um finanzielle Vorteile zu erzielen und EU-Anforderungen zu erfüllen.

Die meisten Hersteller geben an, dass die von ihnen verkauften Geräte über ein integriertes EMS (Energy Management System) verfügen. Leider stellt sich meist heraus, dass es sich nur um eine einfache Anwendung zur Steuerung des Energiespeichersystems mit einer bestimmten Lade- oder Entladeleistung handelt. Es gibt auch Fälle, in denen ein Vertreter des Herstellers bestätigt, dass in seiner Lösung ein Energiemanagementsystem eingesetzt wird, sich aber herausstellt, dass es sich um ein BMS (Battery Management System) handelt.

Es gibt auch ein sehr wichtiges System, dessen Aufgabe es ist, die Energie innerhalb des Energiespeichers zu verwalten (z. B. den Ladezustand einzelner Batteriezellen oder die Spannung an den Verbindungen). BMS ist in allen mir bekannten Energiespeichern mit LFP-Zellen implementiert, ermöglicht aber keine Steuerung des ESS auf eine Weise, die seinem Eigentümer finanzielle Vorteile bringt. Dazu wird gerade EMS eingesetzt. Hersteller von Speichern und Softwareanbieter außerhalb der EU mit eigenen Energiemanagementsystemen können diese aufgrund rechtlicher Beschränkungen meist nicht in der EU einsetzen.

Die Umsetzung von NIS2/CER und die Anforderungen von TSO/DSO erhöhen die Messlatte (Tests, Audits, lokaler Zugriff, SLA, Ereignisprotokollierung, Schwachstellenmanagement), RED-Cyber und CRA fügen Designpflichten hinzu, und die Verordnung 2019/1020 verlangt einen „wirtschaftlichen Akteur“ in der EU. Daher wird der Eigentümer eines Energiespeichersystems hauptsächlich zwischen lokalen EMS-Anbietern wählen müssen, einschließlich der von meinem vertretenen Unternehmen Technius EMS bereitgestellten Software.

Auswahl

Die Zusammenfassung der Kriterien erleichtert die Auswahl eines Energiespeichers in einem Unternehmen – Effizienz, Zellen, Kühlung, Garantien, Zertifizierung und EMS.

Nach Analyse aller oben genannten Kriterien und auf Basis von über einem Dutzend Produktblättern von Energiespeichersystemen mit einer Leistung von 100–500 kW fiel unsere Wahl auf den S³-EStore, hergestellt von Kehua Tech, da:

1. Laut Herstellerangaben beträgt die Effizienz des S³-EStore 90,2 %, was ihn zum Effizienzkönig unter den Energiespeichersystemen macht.
2. Das neueste Modell verwendet prismatische Batteriezellen mit einer Kapazität von 314 Ah, hergestellt von EVE Energy Co., Ltd. (einem der größten und technologisch fortschrittlichsten Batteriehersteller der Welt).
3. Das Flüssigkeitskühlsystem mit Steuerung der Batteriepack-Parameter sorgt für einen stabileren und effizienteren Betrieb des Systems sowie für eine langsamere, gleichmäßigere Degradation der Zellen.
4. Die Produktgarantie für den S³-EStore von Kehua beträgt standardmäßig 5,5 Jahre ab Herstellungsdatum, mit der Option auf eine Garantieverlängerung auf 10 Jahre zu einem angemessenen Preis. Die Garantie für die nutzbare Kapazität über die minimale Lebensdauer des Geräts beträgt 1,3 GWh oder 8000 Zyklen.
5. Xiamen Kehua Digital Energy Tech Co., Ltd. ist ein weltweit bekannter Hersteller von u. a. PCS, USVs und Photovoltaik-Wechselrichtern mit über 37-jähriger Geschichte und beschäftigt über 2000 Ingenieure.
6. Kehua verfügt über eine vollständige Zertifizierung für seine Lösungen, und der S³-EStore ist in der Liste der Geräte aufgeführt, die die Kriterien der Netzbetreiber (DSO) erfüllen und vom PTPiREE geführt wird.
7. Der S³-EStore ist mit einem 2-stufigen Brandschutz mit Aerosol-Löschanlage, einem 3-stufigen Explosionsschutz und einem fortschrittlichen BMS-System mit Erkennung von Erdschlüssen und Leckagen ausgestattet. Darüber hinaus wurden weltweit Zehntausende von S³-EStore-Einheiten installiert, und laut Hersteller gab es keine Brandgefahr – alle Sicherheitsvorkehrungen und Präventivmaßnahmen funktionierten ordnungsgemäß.
8. Durch den Einsatz eines On/Off-Grid-Umschalterschranks von 200–1000 kVA, hergestellt von Kehua, und der Möglichkeit, bis zu 5 S³-EStore-Einheiten zu verbinden, kann ein Energiespeichersystem mit Notstromfunktion von 100 kW bis 500 kW aufgebaut werden.
9. Das erweiterte Modbus-Protokoll von Kehua ermöglichte uns die erfolgreiche Integration unseres Technius EMS-Energiemanagementsystems und die Erzielung von Einsparungen bei Energie- und Leistungskosten ab dem ersten Tag der Installation unserer Software.

Die Bedeutung der in diesem Artikel beschriebenen Parameter für die tatsächliche Nutzung von Energiespeichersystemen werde ich ausführlicher in meinem Vortrag am 28. November im Hotel Uroczysko in Cedzyna im Rahmen der ESS/EMS-Konferenz erörtern, die sich unter anderem mit den praktischen Aspekten der Nutzung von Energiespeichern im Geschäftsleben befasst, einschließlich der Erörterung realisierter Investitionen in All-in-One-Energiespeichersysteme bei gewerblichen Energieabnehmern.

Interessierte Vertreter von Unternehmen und Prüfungs-, Vertriebs- und Installationsfirmen ermutige ich zur Kontaktaufnahme unter der E-Mail-Adresse: konferencja@pcde.pl.