Projekt Netzbooster

Ein viel diskutiertes Element der Energiewende können sogenannte Netzbooster sein. Bei einem Netzbooster handelt es sich um einen sehr großen Batteriespeicher.

INP hatte die Möglichkeit, in einem der ersten Netzbooster-Projekte den Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW zu unterstützen. In diesem Fall soll der Speicher eine Leistung von 250 MW und eine Kapazität von 250 MWh aufweisen. Das Vorhaben wurde von der Bundesnetzagentur im Netzentwicklungsplan 2030 bestätigt. Die Anlage soll in ein bestehendes Umspannwerk der TransnetBW am Standort Kupferzell integriert werden und im Jahr 2025 den Betrieb aufnehmen.

Das Projekt ist nicht nur wegen der Größe des Speichers ungewöhnlich, auch der Betrieb eines Speichers durch einen Netzbetreiber ist eine Ausnahmesituation, die mit den speziellen Aufgaben des Speichers zusammenhängt.

Der Netzbooster soll die Aufgabe einer Netzersatzanlage übernehmen und immer dann einspringen, wenn eine Leitung im Übertragungsnetz unterbrochen wird. Normalerweise werden Stromleitungen nicht bis zu ihrer Kapazitätsgrenze belastet, um im Fall einer Leitungsunterbrechung Reservekapazität zu besitzen (n-1 Sicherheit). Diese Reservekapazität soll nun ein Netzbooster zur Verfügung stellen. Durch die damit möglich werdende höhere Auslastung der bestehenden Leitungen kann
z. B. mehr Windstrom aus dem Norden in den Süden transportiert werden. Es kommt zu weniger Abregelungen und der Bedarf an Netzausbau sinkt.

Eine zweite Aufgabe des Netzboosters besteht im sog. „Grid-Forming“. Hierbei handelt es sich um extrem schnelle Eingriffe zur Frequenzstabilisierung im Netz. Perspektivisch werden mit der Abschaltung fossiler Kraftwerke auch die rotierenden Massen der Generatoren verschwinden, deren Trägheitsmoment derzeit als „Momentanreserve“ genutzt wird, bevor bei länger andauernden Frequenzabweichungen die Primärregelleistung einspringt.

Beide Aufgaben des Netzboosters sind derzeit nicht marktlich organisiert und dürfen daher durch einen Netzbetreiber erfüllt werden.

INP hat in dem Projekt die TransnetBW in der Erstellung der Spezifikation des Batteriespeichers (und der Mittelspannungsschaltanlagen) und einer ersten Markteinschätzung unterstützt. Hierbei konnte INP auf die Expertise des Vereins StoREgio Energiespeichersysteme e. V. zurückgreifen.

In der ersten Phase wurden zunächst verschiedene Speichertechnologien auf ihre Eignung für den Anwendungsfall hin untersucht. Seitens der Bundesnetzagentur war die Technologieauswahl auf Batteriespeichersysteme eingeschränkt worden, sodass alternative Ansätze nicht mit untersucht wurden.

In die nähere Auswahl kamen neben Lithium-Ionen-Batterien auch die klassischen Blei-Säure-Batterien und die in Europa bisher wenig verbreitete Natrium-Schwefel-Technologie. Alle drei Technologien wären prinzipiell in der Lage, die technischen Anforderungen zu erfüllen. Natrium-Schwefel schied bei der Auswahl aus, da das System bei hohen Temperaturen um 300 °C betrieben wird. Diese Temperatur wird normalerweise durch die Abwärme beim Einsatz des Speichers aufrechterhalten. Da der Netzbooster aber nur sehr selten zum Einsatz kommen soll, wäre hier ein hoher Energieaufwand erforderlich, sodass diese Option verworfen wurde. Blei-Säure-Batterien schieden auch aus, da sie gegenüber Lithium-Ionen eine deutlich längere Zeit zum Wiederaufladen nach einem Einsatzfall benötigen.

So wurde letztlich von der TransnetBW die Entscheidung für Lithium-Ionen Batterien getroffen. Innerhalb der verschiedenen Ausführungsformen von Lithium-Ionen-Batterien fiel die Auswahl auf Batterien mit Lithium-Eisenphosphat (LFP) als Kathodenmaterial.

In der zweiten Projektphase erfolgte dann die Detailspezifikation des Batteriespeichers, die als Teil der Ausschreibung benötigt wurde. Die größte Herausforderung hierbei lag darin, dass Speicherprojekte dieser Größenordnung und für diese Anwendungen bisher noch nicht umgesetzt wurden und daher keine Erfahrungen aus anderen Projekten genutzt werden konnten. Neben der technischen Leistungsfähigkeit lag ein wesentlicher Fokus der Spezifikation auf dem Thema Sicherheit, insbesondere beim Brandschutz. Verständlicherweise gab es bei einem Speicher dieser Größenordnung am geplanten Standort des Netzboosters hierzu einigen Diskussionsbedarf.

Unsere Arbeiten wurden plangemäß zum 1. April abgeschlossen. Seitens TransnetBW erfolgt nun die Zusammenführung aller Spezifikationsteile zu einer Gesamtspezifikation der Anlage, die von einem Generalunternehmer errichtet werden soll. Die Veröffentlichung der Ausschreibung war für die zweite Jahreshälfte 2021 geplant, der Baubeginn soll im Jahr 2024 erfolgen.

Das Projekt wird von vielen Seiten mit großer Aufmerksamkeit verfolgt. Sollte sich das Konzept der Netzbooster in der Praxis bewähren, ist seitens der Übertragungsnetzbetreiber die Installation weiterer Anlagen an kritischen Netzknoten vorgesehen.