Thermische Energiespeicher ist eine Technologie, die Energie – hauptsächlich aus erneuerbaren Stromquellen oder aus dem Stromnetz – für eine spätere Nutzung als Wärme puffert. Auf diese Weise steht rund um die Uhr Wärme aus erneuerbaren Energien zur Verfügung, auch wenn gerade keine erneuerbare Energie erzeugt wird. Erneuerbarer Strom ist mit niedrigen Preisen verbunden, daher liegt der Preis für die Elektrifizierung mit Kraftblock deutlich unter dem durchschnittlichen Strompreis. Zudem ermöglicht die thermische Energiespeicherung von Kraftblock eine weitgehende Dekarbonisierung industrieller Prozesse und spart somit Kosten für Emissionszertifikate wie im Rahmen des ETS.

Was sind die Vorteile thermischer Energiespeicher am Spot-Markt?

Der größte ökonomische Vorteil von Elektrifizierung mit Kraftblocks Thermischen Energiespeichersystemem liegt allerdings darin, niedrige Strompreise von der Strombörse auszunutzen. Die Strombeschaffung für das System wird am Day-Ahead-Markt geregelt und die günstigsten Stunden ausgewählt, um den Speicher mittels Power-to-Heat zu beladen. Dieses Peak-Shacing erlaubt große Einsparungen beim Strompreis im Vergleich zum Durchschnitt. Einige Fälle haben wir in unserem Whitepaper zu Kostenvorteilen der Elektrifizierung mit TES und Elektrifizierung in der Lebensmittelindustrie zusammengestellt.

Da Kraftblock ein Vielfaches der benötigten Prozessleistung in diesem Fenster günstiger Stunden lädt, kann der Prozess bei teureren Stunden lange Zeit aus dem Speicher versorgt werden. Dieses Lade-Verhätnis oder Charging-ratio ist eine Besonderheit thermischer Speicher.

Dieses Beispiel zeigt das schematisch auf: Es gibt sechs Stunden niedriger Preise an diesem beispielhaften Tag in Spanien. Während dieser Zeit wird Strom in Wärme umgewandelt und im Kraftblock gespeichert. Dabei wird eine Energiemenge, die den Rest des Tages, also 18 Stunden abdecken kann, aufgenommen. Bei einem 10 MW-Prozess, würde das System etwa 30 MW pro Stunde laden und damit 180 MWh speichern. Natürlich gibt es verschiedene Optionen, wie der Speicher operieren kann, hier ist das System ganz flexibel.

Kraftblock nutzt ein eigens entwickeltes Tool zur Ermittlung der individuellen Größe und des allgemeinen Betriebs des Speichersystems, mit dem sich die üblichen Lade- und Entladezeiten sowie die Kostenvorteile auf der Grundlage historischer Spotmarktdaten und individueller Industriestrompreise ermitteln lassen. In der Abbildung unten sehen Sie einen Auszug aus einer Berechnung, in der für jeden Tag der bestmögliche Preisschwellenwert auf Basis des Day-Ahead-Marktes ermittelt wird. Unterhalb dieses Schwellenwerts wird Kraftblock geladen, oberhalb davon entladen oder das alte fossile System genutzt, wenn an einem Tag keine günstigen Preise vorlagen, um den Speicher ausreichend für die Abdeckung des restlichen Tages aufzuladen.

Wie verdient man mit einem Thermischen Energiespeicher Einkommen durch Netzdienstleistungen?

Im Business-Tool lassen sich verschiedene Kosten- und Einnahmequellen einbeziehen, um auf der Grundlage der verwendeten Daten die besten Szenarien zu berechnen und zu bewerten. Ein weiterer Aspekt sind dabei die Einnahmen aus Neben- oder Netzdienstleistungen.

Wärmespeichersysteme wie Kraftblock fungieren im Prinzip als flexible Verbraucher am Netz. Aus Sicht des Netzbetreibers ist das Power-to-Heat-System ein Endverbraucher, der keinen Strom ins Netz zurückspeist. Wird Kraftblock für industrielle Prozesswärme genutzt, bedeutet dies, dass es zum Einsatz kommen kann, wenn das Netz entlastet werden muss, aber auch wesentlich flexibler ist, wenn Last abgebaut werden muss, und den Strombedarf unterbrechen kann, während die Versorgung mit industrieller Prozesswärme aufrechterhalten bleibt. Das bedeutet, dass die Industrie flexibel wird, ohne ihre Produktion zu ändern, sondern lediglich die Art und Weise, wie sie Strom für die Prozesswärme bezieht.

Diese Flexibilität lässt sich für Zusatzdienstleistungen vermarkten, die dem Eigentümer des Kraftblock-Systems Einnahmen verschaffen.

Wird Kraftblock in einem Fall eingesetzt, in dem Abwärme in Strom umgewandelt wird, kann dies zusätzliche Flexibilität bieten, um Strom ins Netz zurückzuspeisen und die thermischen Kraftwerke der Industrie flexibler zu gestalten, was die Einnahmen aus Zusatzdienstleistungen erhöht.

Wie spart ein Thermischer Energiespeicher Geld bei grünen PPAs?

Ähnlich wie am Spotmarkt sinkt der Preis erneuerbarer Energien, insbesondere von PV, je mehr Strom auf dem Markt angeboten wird. Wenn die Sonne scheint, produzieren in der Regel große Teile der PV-Anlagen eines Landes Strom, was die Preise in den negativen Bereich treibt. Ein Stromabnahmevertrag (PPA) für erneuerbare oder grüne Energie ermöglicht es dem Erzeuger, Energie nicht auf dem allgemeinen Markt, sondern direkt an einen Verbraucher zu verkaufen. Die Kombination eines PPA mit einem Speichersystem bietet beiden Parteien Vorteile: Der Erzeuger kann ein Speichersystem speisen, wenn er auf dem Markt keine Einnahmen erzielen kann. Im Gegenzug kann der Verbraucher einen deutlich niedrigeren Energiepreis aushandeln. Beide Parteien profitieren davon, da die Energie nicht verloren geht; im Fall von Kraftblock bietet die verarbeitende Industrie dem Erzeuger zudem einen Vorteil, der zu deutlich niedrigeren Strompreisen führen dürfte. Im deutschen Fall ist dies insbesondere interessant für Anlagen, die aus der EEG-Vergütung fallen.

Wie verbessert sich die Wirtschaftlichkeit von Anlagenparks mit Direktleitungen durch Kraftblocks Wärmespeicher?

Eine Direktleitung zu einem großskalingen Wind- oder Solarpark ermöglicht eine Stromversorgung ohne die Netzgebühren des öffentliches Netzes, was eine bedeutende Reduktion des Gesamtpreis bedeuten kann. Die Überschüsse der erneuerbaren Energieanlagen, und üblicherweise sind diese Anlagen etwas überproportioniert, um Schwankungen auszugleichen und den initialen Bedarf besser zu erfüllen, werde im Speicher zwischengespeicher und als Prozesswärme genutzt anstatt abgeregelt oder für weniger Geld verkauft zu werden. Der Kraftblock Speicher erlaubt flexible Nutzung der Energie und kann somit Energiekosten optimieren indem er einen Teil der teuersten Energiequelle für die Industrie ersetzt.