Zuhause, Nachbarschaft, Netz

Jul 26, 2023

Die Größe ist wichtig. Und im Falle von Batterien auch die Funktion.

Netz- und Heimbatterien spielen eine entscheidende Rolle bei der Umstellung auf saubere Energie. Obwohl sie unterschiedliche Dienste anbieten, können sie Nachbarschaftsbatterien ähneln.

Und obwohl die Erreichung einer höheren Speicherkapazität im gesamten National Electricity Market (NEM) ein Ziel ist, ist dies nicht das einzige Speicherziel. Entscheidend für die Zukunft des Energiesystems ist auch, wie Speicher funktionieren und welche Leistungen Batterien erbringen können.

Nachdem wir letztes Jahr die erste innerstädtische Gemeinschaftsbatterie in Victoria installiert hatten, haben wir viele Gespräche mit Gemeindemitgliedern, Regierungen und Branchenvertretern geführt. Wir werden oft gefragt: Warum sollten Nachbarschaftsbatterien benötigt werden, wenn wir einfach mehr Netz- und Heimbatterien installieren können?

Hier gehen wir dieser Frage nach und heben hervor, dass Nachbarschaftsbatterien eine Rolle spielen.

Die Menge an Speicherkapazität (also Kilowattstunden pro investiertem Dollar) ist nur ein Ziel für Batterien in der Energiewende, das oft betont wird. Darüber hinaus müssen wir jedoch auch über die verschiedenen Funktionen sprechen und darüber, in welchen Größenordnungen verschiedene Batterietypen betrieben werden können.

Beginnen wir mit dem Gesamtbild.

Es ist deutlich mehr Speicher erforderlich, um die vom Australian Energy Market Operator (AEMO) prognostizierte Step-Change-Szenario-Prognose von 63 GW an abrufbarer Kapazität zu erreichen. Um dies zu erreichen, sind Speicher in allen Formen erforderlich. Es besteht jedoch Unsicherheit über die verschiedenen Größenordnungen der benötigten Speicherlösungen, wie sie sich unterscheiden, sich überschneiden und zu diesem Ziel beitragen.

Die Formulierung dieser Nuancen ist wichtig für die Gestaltung des besten politischen und Investitionsumfelds, um die Speicherkapazität und -funktion zu ermöglichen, die für ein Energiesystem erforderlich sind, das größtenteils durch variable erneuerbare Energieerzeugung bereitgestellt wird.

Als Überblick haben wir eine Vergleichstabelle erstellt, um diese Diskussion zu beginnen. Wir empfehlen Ihnen, das Diagramm als Gesprächsstarter in Ihrem eigenen Netzwerk zu verwenden.

Wir haben ursprünglich „Mikrospeicher“ einbezogen, der Telefone, Laptops und vielleicht E-Scooter und Fahrräder umfassen würde, aber wir haben festgestellt, dass dies keinen großen Mehrwert für dieses Gespräch bieten würde. Wir erkennen jedoch an, dass Speicherkapazitäten in großem Umfang vorhanden sind.

Wir haben uns auch für die Bezeichnung „Grid-Scale“-Batterien entschieden, die üblicherweise auch als „Utility-Scale“ oder einfach „Big Battery“ bezeichnet werden.

Wir möchten Sie auf drei Merkmale dieses Diagramms aufmerksam machen:

Lassen Sie uns als Nächstes diskutieren, ob Nachbarschaftsbatterien das Netz stärken können. Unter Firming verstehen wir die Aufrechterhaltung der Leistung einer intermittierenden Stromquelle (einschließlich variabler Erzeugung erneuerbarer Energie) über einen längeren Zeitraum, um ein stabiles Angebot zur Deckung der Nachfrage zu erreichen. Dies kann innerhalb eines einzigen Tages oder sogar über mehrere Jahreszeiten hinweg geschehen.

Hier betrachten wir zwei allgemeine Formen der Straffung:

Die erste Art der Festigung bezieht sich auf die „Verschiebung“ von Energie, um die Spitzen und Tiefpunkte der Erzeugung erneuerbarer Energien (z. B. bewölkte oder windstille Tage) auszugleichen.

Während Nachbarschaftsbatterien diese Funktion bis zu einem gewissen Grad erfüllen können, werden sie nicht unbedingt zu den Zeiten aufgeladen, zu denen die meisten erneuerbaren Generatoren von AEMO bereitgestellt werden.

Bei der zweiten Art der Festigung geht es weniger um Energie als vielmehr um die Aufrechterhaltung einer konstanten Stromabgabe eines erneuerbaren Generators.

Für Stromnetzbetreiber (AEMO und Netzwerkdienstleister) ist es viel einfacher, ein überwiegend erneuerbares Netz zu verwalten, wenn die Leistung der Generatoren vorhersehbar ist und sie nicht den Echtzeitschwankungen von unbeständigem Wetter, wie z. B. vorbeiziehenden Wolken, ausgesetzt sind und schwankende Windgeschwindigkeiten.

Daher werden netzgroße Batterien und andere Energieversorger (einschließlich Wasserkraft) ein entscheidender Bestandteil eines Energiesystems sein, das stark von der variablen Erzeugung erneuerbarer Energien abhängig ist.

Zusätzlich zur Erfüllung der von AEMO dargelegten Speicherquantitätsziele benötigen wir jedoch auch Funktionsziele für das Niederspannungsnetz. Das heißt, Batterien, die andere Symptome eines Stromsystems bekämpfen können, das auf der Verteilungsebene mit viel erneuerbarer Energie versorgt wird (z. B. aus Solaranlagen auf Dächern).

Hier könnten Nachbarschaftsbatterien eine Schlüsselrolle spielen.

Wie wir in unserem Leistungsbericht für das erste Jahr darlegen, zeigen wir, dass wir eine Batterie in der Nachbarschaft einmal pro Tag laufen lassen – tagsüber aufladen und während der Abendspitze entladen – nicht nur dazu beitragen können, das Problem der Entenkurve abzumildern und das Netzwerk zu unterstützen, sondern wir haben auch 8.417 US-Dollar verdient (ex GST) über 10 Monate (ohne noch aktivierte Frequency Control Ancillary Services [FCAS]). Das nächste Geschäftsjahr verspricht lukrativer zu werden.

Innerhalb der Niederspannungsverteilungsnetze gibt es zwei häufige Engpässe: Überspannung und Lastbeschränkungen. Hier betonen wir, dass die Menge an Speicher nicht der einzige Bedarf ist. Tatsächlich gibt es funktionale Anforderungen unseres Netzwerks, die nur durch Batteriespeicherlösungen wie Nachbarschaftsbatterien erfüllt werden können.

Tagsüber, wenn die Sonne scheint, führt der Export der überschüssigen Solarenergie dazu, dass die Spannung im Verteilnetz ansteigt. Dies kann dazu führen, dass Wechselrichter ihre Leistung reduzieren oder abschalten, wodurch die Solarleistung vollständig unterbrochen wird.

Aus diesem Grund unterliegen einige Kunden Exportbeschränkungen für ihre Solaranlagen, was die Menge an Energie verringert, die sie ins Netz zurückverkaufen können. Typischerweise steigt in Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung die Spannung umso stärker an, je weiter man sich in der Zuleitung vom Transformator entfernt, sodass die Gefahr besteht, dass die Wechselrichter, die am weitesten vom Transformator entfernt sind, zuerst auslösen.

Als Reaktion auf dieses Risiko der Solarstromerzeugung führt die viktorianische Regierung einen „Notfall-Backstop-Mechanismus für Solarstrom“ ein.

„Mit einer Notfall-Rücklaufsperre können Netzdienstleister bei einem Energieversorgungsausfall Solaranlagen auf Dächern aus der Ferne herunterfahren oder abschalten, um Stromausfälle zu vermeiden. Die Notlaufsperre wird für neue und Ersatz-Dachsolaranlagen bis Januar 2024 für große Anlagen und Juli 2024 für kleine und mittlere Anlagen eingeführt. Haushalte und Unternehmen mit vorhandener Solaranlage auf dem Dach werden nicht betroffen sein.“

Die erwarteten Kosten des Backstop-Mechanismus für Solarhaushalte liegen zwischen 4 und 7 US-Dollar an entgangener Einspeisevergütung pro Jahr. Darüber hinaus wird in Zeiten hoher Stromerzeugung und minimaler Nachfrage zwar eine gewisse Einschränkung der erneuerbaren Energien erforderlich sein, der Backstop-Mechanismus würde jedoch zu erheblichen „Verzichten auf die Stromerzeugung“ aus dezentraler Solarenergie führen.

Nachbarschaftsbatterien können im Gegensatz zu Netzbatterien dazu beitragen, diesen Druck zu mildern und das Risiko einer Überspannung auf der Niederspannungsebene zu senken. Sie tun dies, indem sie tagsüber Solaranlagen nutzen und in Spitzenlastzeiten entladen. Sie können auch die Kapazität eines Niederspannungsnetzes erhöhen, um mehr Solarexporte von Haushalten zu ermöglichen.

Da Verteilungstransformatoren in der Regel eine Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten haben, wurden viele nach historischen Anforderungen dimensioniert, die mittlerweile übertroffen werden.

Bei einigen Transformatoren kommt es regelmäßig zu einer Auslastung von mehr als 100 %, was bedeutet, dass sie bei Spitzenbedarf mehr Leistung übertragen, als für sie ausgelegt ist. Der Austausch von Transformatoren ist kostspielig und wird über Netztarife an die Verbraucher weitergegeben.

Allerdings kann ein abschaltbarer Speicher (z. B. eine Nachbarschaftsbatterie) nach dem Transformator die Transformatoren entlasten. Nachbarschaftsbatterien können die Belastbarkeit des Netzes erhöhen, indem sie Haushalte ohne Umweg über den Transformator mit Strom versorgen.

Darüber hinaus wird die weit verbreitete Elektrifizierung von Haushalten und Unternehmen zu einem höheren Strombedarf führen. Wir möchten auf die großartige Arbeit von Rewiring Australia und die dadurch ausgelöste Bewegung zur Elektrifizierung von Haushalten aufmerksam machen.

Dieser Trend ist zwar insgesamt positiv, führt jedoch zu einer Verschärfung der Lastgrenzen und kann dazu führen, dass die Spannungen während Spitzenlastzeiten absinken (sogenannter „Spannungsabfall“). Dies sollten wir alle – insbesondere Distribution Network Service Provider (DNSPs) – vermeiden wollen.

Angesichts der technischen Grenzen unserer bestehenden Verteilungsnetze erfordert eine Zunahme sowohl der integrierten Stromerzeugung als auch der Elektrifizierung eine flexiblere und dynamischere Spannungsregelung und höchstwahrscheinlich eine angeschlossene Niederspannungsspeicherung.

Ich schalte jetzt den Gang um, ein kurzer Hinweis darauf, wie Elektrofahrzeuge (EVs) im Vergleich zu den Diensten von Nachbarschaftsbatterien abschneiden könnten. Wir stellen uns Elektrofahrzeuge eher als Batterien auf Rädern vor.

Frequenzsteuerung und -straffung durch Zeitverschiebung sind für Elektrofahrzeuge technisch möglich, derzeit jedoch nicht verfügbar. Dies würde von der Vehicle-to-Grid-Technologie und der Möglichkeit der Marktteilnahme von Elektrofahrzeugen abhängen. Allerdings ist uns heute kein klarer Weg dafür bekannt.

EV-Batterien sind nicht statisch und stehen möglicherweise nicht immer zur Unterstützung des Netzwerks zur Verfügung. Auch wenn Elektroauto-Batterien technisch gesehen die gleichen Dienste leisten können wie Nachbarschaftsbatterien, werden Elektroauto-Dienste vermutlich mit dem konkurrieren, wofür sie entwickelt wurden: Fahren.

In diesem Zusammenhang bleiben Nachbarschaftsbatterien eine vielversprechende Lösung, um die Lücke in unseren Anforderungen an die Energiespeicherfunktion zu schließen.

Diese kommunalen Energiespeichersysteme können sowohl das Niederspannungsverteilungsnetz als auch die spezifischen Bedürfnisse lokaler Gemeinden bedienen. Dies macht sie zu einer „Schweizer Taschenmesser“-Speicherlösung mit der Vielseitigkeit, um den sich ändernden Anforderungen moderner Energiesysteme gerecht zu werden.

Um es ganz klar zu sagen: Zusätzlich zu Nachbarschaftsbatterien unterstützen wir die Einführung von Haushaltsbatterien, anderen sogenannten „Behind-the-Meter“-Batterien, Netzbatterien und Elektrofahrzeugen – lassen Sie tausend Batterien erblühen! Wir brauchen so viel Speicher, wie wir bekommen können.

Über das hinaus, was die Vergleichstabelle zeigt, haben Nachbarschaftsbatterien auch das Potenzial, den Energiemarkt zu verändern und gesellschaftliche Dynamik rund um erneuerbare Energien zu schaffen.

Sie werden bereits von der Landes- und der Bundesregierung finanziert und können im Rahmen neuer Testtarifstrukturen arbeiten, die ihre Dienste unterstützen.

Aus unserer Erfahrung bei der Yarra Energy Foundation hat uns ein gemeinsam genutzter Speicher innerhalb der Community ermöglicht, unzählige Gespräche zu beginnen und das Bewusstsein für unser Energiesystem und den persönlichen Stromverbrauch zu schärfen – ein weiterer Vorteil, der aus der Perspektive der „Speicherquantität“ völlig übersehen wird. ”

Lloyd Heathfield und Tim Shue sind von der Yarra Energy Foundation