Ungenutzte Netzanschlussleistung vermarkten: Was eine Bachelorarbeit für Ladeparks mit Batteriespeicher zeigt
Ladeparks sind oft nicht rund um die Uhr ausgelastet, der Netzanschluss bleibt dann zum Teil ungenutzt. Eine Bachelorarbeit der OTH Regensburg hat untersucht, ob sich diese Restkapazität mithilfe eines Batteriespeichers am Strommarkt vermarkten lässt. Das Ergebnis: Rechtlich steht dem nichts im Weg, technisch ist es je nach Standort machbar, und die Wirtschaftlichkeit der Anlagen wird positiv beeinflusst. Die Umsetzung ist bereits in Planung.
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Ausgangslage: Ein Ladestandort mit Batteriespeicher in Regensburg
Am Bayernwerk-Hauptsitz in Regensburg stehen drei Schnelllader: Ein alpitronic HYC150, ein alpitronic HYC50 und ein ChargePost von ads-tec Energy mit integriertem Batteriespeicher (201 kWh). Der Netzanschluss ist auf 125 kW begrenzt, der Speicher des ChargePost lässt sich mit 87 kW laden und entladen.
Die Anlage war bereits Gegenstand einer Masterarbeit, in der Tom Scheuchenpflug untersucht hat, wie sie sich mit einem Energiemanagementsystem optimal betreiben lässt. Mit der Bachelorarbeit von Kim Franke, Studiengang Maschinenbau an der OTH Regensburg, folgt nun die nächste Untersuchung am selben Standort. Im Mittelpunkt steht diesmal die Frage, wie sich die Wirtschaftlichkeit der Anlage verbessern lässt.
Die Idee: Freie Anschlussleistung am Strommarkt nutzen
Ladestationen sind nur selten durchgehend ausgelastet. Sind die Ladepunkte belegt, wird der Netzanschluss ganz oder teilweise für die Ladevorgänge benötigt. Zu allen anderen Zeiten bleibt ein Teil der Anschlussleistung frei.
Genau hier setzt die Restkapazitätsvermarktung an: Ein Batteriespeicher nutzt die freie Anschlussleistung, um Strom zu günstigen Preisen zu laden und ihn bei höheren Preisen wieder einzuspeisen. Erst diese flexible Pufferfunktion macht es möglich, ungenutzte Anschlussleistung für zusätzliche Erlöse am Strommarkt zu nutzen.
Ob dieser Ansatz trägt, hat die Bachelorarbeit anhand von drei Fragen untersucht: Ist eine solche Vermarktung rechtlich zulässig? Lässt sie sich an diesem Standort technisch umsetzen? Und wie würde sie sich auf die Wirtschaftlichkeit auswirken?
Rechtlich zulässig, technisch abhängig vom Netzbetreiber
Die rechtliche Prüfung fiel eindeutig aus: Für den untersuchten Standort hat die Arbeit keine rechtlichen Hindernisse festgestellt.
Auch technisch ist eine Restkapazitätsvermarktung am Ladestandort machbar. Ob sie sich umsetzen lässt, hängt allerdings stark vom jeweiligen Netzbetreiber ab und ist damit sehr standortabhängig. In Regensburg wurde deshalb zunächst im Gespräch mit dem Netzbetreiber geklärt, ob der Speicher die technischen Voraussetzungen erfüllt. Anschließend wurde ein Antrag gestellt, und der Netzbetreiber erteilte die Erlaubnis, mit 87 kW ins Netz einzuspeisen. Voraussetzung dafür ist ein angepasstes Messkonzept, das sowohl die eingespeiste als auch die bezogene Energie in 15-Minuten-Intervallen erfasst. Hinzu kommt ein dynamischer Stromtarif.
Wirtschaftlichkeit: Was die Vermarktung bringen würde
Rechtlich und technisch wäre der Weg für eine Vermarktung am Standort damit frei, die Erlaubnis des Netzbetreibers liegt vor. Im Rahmen der Forschungsarbeit wurde dennoch bislang kein Strom real vermarktet. Stattdessen hat Kim Franke berechnet, wie sich eine Restkapazitätsvermarktung auf die Wirtschaftlichkeit des Ladestandorts auswirken würde. Grundlage dafür war das Lastprofil aller Ladestationen aus einer Referenzwoche im März.
Für jede Viertelstunde dieser Woche wurde erfasst, welche Leistung durch Ladevorgänge belegt war und wie viel Anschlussleistung frei blieb. Diese freie Kapazität wurde den jeweiligen Preisen am Strommarkt gegenübergestellt und daraus der mögliche Gewinn berechnet. Die Wirtschaftlichkeit wurde über einen Zeitraum von zehn Jahren betrachtet.
Gerade dieser Teil der Arbeit war anspruchsvoll. Die Bewertung verlangt fundiertes Wissen über Energiewirtschaft, Strommarkt und Arbitrage, also das Ausnutzen von Preisunterschieden am Strommarkt. Da die Restkapazitätsvermarktung an Ladestationen noch ein wenig verbreitetes Spezialthema ist, gibt es bislang nur wenige Fachleute und Quellen, auf die sich eine solche Untersuchung stützen kann.
Das Ergebnis ist eindeutig: Eine Restkapazitätsvermarktung würde die Wirtschaftlichkeit des Ladestandorts positiv beeinflussen, die betriebswirtschaftlichen Kennzahlen verbessern sich deutlich. Die nötigen Zusatzinvestitionen, etwa für einen zusätzlichen Controller oder die Inbetriebnahme der Software, können sich im günstigsten Fall bereits nach wenigen Jahren amortisieren.
Fazit: Was Betreiber und energielösung aus der Arbeit mitnehmen
Für Betreiber zeigt die Arbeit: Ein Batteriespeicher kann neben dem Ladebetrieb zusätzlich zur Wirtschaftlichkeit eines Ladeparks beitragen. Das gilt vor allem für Standorte, die nicht durchgehend ausgelastet sind. Ob sich eine Vermarktung umsetzen lässt, entscheidet sich allerdings am konkreten Standort, die Abstimmung mit dem Netzbetreiber ist dabei der erste Schritt. Ebenso wichtig ist ein Vermarkter als Partner: Die freie Anschlussleistung eines Ladeparks schwankt mit den Ladevorgängen und lässt sich nicht immer einfach vorhersagen. Gemeinsam mit einem Vermarkter kann diese Restkapazität trotzdem gezielt am Strommarkt eingesetzt werden.
Für energielösung ist die Arbeit ein weiteres Puzzlestück im Betreiberwissen rund um Ladeinfrastruktur mit Batteriespeicher. Die Erkenntnisse fließen direkt in die Beratung ein, etwa wenn es um die Frage geht, ob sich ein Speicher an einem Standort lohnt. Die Umsetzung der Restkapazitätsvermarktung des Ladestandorts am Bayernwerk-Hauptsitz ist bereits in Planung.
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Lukas Schmargendorf Product Manager e-mobility Infrastructure
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