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Peak Shaving, auch bekannt als Lastspitzenkappung, ist eine Technik, die Unternehmen einsetzen, um ihre Stromkosten zu senken. Sie ist besonders vorteilhaft, wenn es darum geht, teure Leistungsentgelte, die oft auch als Kapazitätsentgelte bezeichnet werden, zu reduzieren. Diese Gebühren werden auf der Grundlage der Höchstlast berechnet, die einen erheblichen Teil der Stromrechnung ausmacht.
Unternehmen und andere große Stromverbraucher regulieren ihren Energieverbrauch, um vorübergehende Nachfragespitzen zu minimieren und so diese Kosten zu senken. Durch die Steuerung ihres Stromverbrauchs können diese Unternehmen Spitzenlasten effektiv reduzieren. Dies führt zu niedrigeren Netzentgelten und erheblichen Kosteneinsparungen.
Warum ist Peak Shaving notwendig?
Unternehmen, die beispielsweise Ladestationen für Elektrofahrzeuge anbieten oder schwere Maschinen, Heizkessel oder Wärmepumpen betreiben, haben einen hohen Energiebedarf. Gewerbe- und Industriebetriebe erfassen die Spitzen im Energieverbrauch mit einem registrierten Lastprofil. Die registrierte Leistungsmessung (RLM) in Deutschland unterstützt das Management dieses Lastprofils, indem die Daten alle 15 Minuten übermittelt werden.
Lastspitzen stellen für Unternehmen eine Herausforderung dar, da sie zu steigenden Energiekosten und instabilen Netzen führen. Dies macht Lastmanagement wie Lastspitzenkappung notwendig, um diese teuren Lastspitzen und Kapazitätsentgelte zu reduzieren.
Was ist der Unterschied zwischen Peak Shaving und Load Shifting?
Unter Peak Shaving versteht man die Reduzierung des Stromverbrauchs, um Lastspitzen und damit hohe Leistungspreise auf der Stromrechnung zu vermeiden. Dies kann entweder durch eine Reduzierung des Verbrauchs oder durch den Einsatz zusätzlicher lokaler Energiequellen wie Photovoltaik (PV), Batterien oder bidirektionalen Elektrofahrzeugen erreicht werden.
Load Shifting, auch Lastverschiebung genannt, ist eine Technik, bei der der Stromverbrauch auf Zeiten mit niedrigeren Strompreisen verschoben oder vorübergehend reduziert wird. Load Shifting eignet sich besonders für flexible Lasten, da diese leicht verschoben werden können, ohne den Gesamtprozess, wie z.B. das Laden von Elektrofahrzeugen, zu beeinträchtigen.
Wie funktioniert Peak Shaving?
Peak Shaving kann entweder durch Lastmanagement auf der Nachfrageseite oder durch Lastmanagement auf der Angebotsseite erreicht werden. Nachfrageseitiges Lastmanagement zielt darauf ab, die Nachfrage durch verschiedene Strategien zu reduzieren. Beispielsweise kann in einem Anwendungsfall der Elektromobilität ein Energiemanagementsystem automatisch die Strommenge begrenzen, die der Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen zugeführt wird. Im industriellen Umfeld kann die Nutzung unerwünschter oder unnötig schwerer Maschinen vorübergehend gestoppt werden, wenn der Strombedarf die gewünschte Lastgrenze zu überschreiten droht.
Auf der Angebotsseite werden lokale Energiequellen genutzt, um die Abhängigkeit vom Stromnetz zu Spitzenlastzeiten zu verringern. Die Integration von Energiequellen wie Solaranlagen, Batterien oder Brennstoffzellen ist dabei von entscheidender Bedeutung. Auch mit fossilen Brennstoffen betriebene Notstromaggregate können zu diesem Zweck eingesetzt werden, allerdings sind deren Emissionen sehr hoch.
Auf der Angebotsseite werden lokale Energiequellen genutzt, um die Abhängigkeit vom Stromnetz zu Spitzenlastzeiten zu verringern. Die Integration von Energiequellen wie Solaranlagen, Batterien oder Brennstoffzellen ist dabei von entscheidender Bedeutung. Auch mit fossilen Brennstoffen betriebene Notstromaggregate können zu diesem Zweck eingesetzt werden, allerdings sind deren Emissionen sehr hoch.
Welche Vorteile hat Peak Shaving?
Der Hauptvorteil von Peak Shaving ist die Senkung der Netzentgelte durch eine 15-Minuten-Optimierung. Das HIS-EMS Peak Shaver Modul optimiert Ladevorgänge und reduziert Kosten durch die Reduzierung von Lastspitzen. Der Peak Shaving Algorithmus ermittelt täglich lokale Erzeugungs- und Verbrauchsschätzungen und überwacht diese in 15-Minuten-Intervallen, die von den Verteilnetzbetreibern (DSOs) zur Abrechnung der Leistungspreise verwendet werden.
Der Peak Shaving Algorithmus schätzt und überwacht täglich die lokale Erzeugung und den Verbrauch in 15-Minuten-Intervallen. Diese Aufzeichnungen werden von den Netzbetreibern (DSOs) zur Abrechnung des Leistungspreises verwendet. Während des Optimierungszeitraums werden die Residuallast und die Gebäudelast in Echtzeit berücksichtigt und der Strombedarf jedes angeschlossenen Geräts dynamisch angepasst.
Der Wert, der die Lastspitzenkapazität definiert, basiert auf dem durchschnittlichen Leistungswert und ist für ein 15-Minuten-Intervall kostenrelevant. Durch die Optimierung des Stromflusses innerhalb dieses 15-Minuten-Intervalls werden die Netzentgelte minimiert. Die Netzbetreiber können die Energiekosten durch die Aufrechterhaltung gleichmäßiger Lasten senken. Die langfristige Preisgestaltung wird oft durch die höchste Lastspitze innerhalb eines bestimmten Zeitraums bestimmt, so dass ein einziges 15-Minuten-Intervall mit außergewöhnlich hohem Strombedarf die Kosten für ein ganzes Jahr beeinflussen kann.
Best Practices für Peak Shaving
Lastprofilanalyse
Die Lastprofilanalyse eines Standorts zeigt die Muster des Stromverbrauchs im Laufe der Zeit. Dies hilft bei der Ermittlung des genauen Umfangs und Zeitpunkts von Peak Shaving auf der Grundlage historischer Daten. Das Ausmaß der Nachfrageschwankungen, wie z.B. Lastschwankungen, muss ebenfalls über den Tagesverlauf berücksichtigt werden. Standorte mit höheren Lastschwankungen sollten ein flexibles und intelligentes Energiemanagementsystem einsetzen.
Auswahl der geeigneten Energiespeichertechnologie
Ein Energiespeichersystem ist nicht notwendig, um Lastspitzen zu reduzieren, aber es ist vorteilhaft für das Versorgungsmanagement. Bei der Auswahl der richtigen Energiespeichertechnologie müssen verschiedene Faktoren wie Kosten, Leistung, Lebensdauer, Sicherheit und Umweltauswirkungen berücksichtigt werden. Batteriespeichersysteme (BESS) sind vielseitig und einfach zu installieren, was sie zu einem beliebten Instrument für Peak Shaving macht.
Definition der Ziele
Peak Shaving kann für verschiedene Ziele eingesetzt werden. Um dies zu erreichen, müssen die Betreiber ihre Prioritäten in Bezug auf die Minimierung der Stromkosten, die Verbesserung der Netzstabilisierung oder die Reduzierung der Emissionen richtig setzen. Dies bestimmt letztendlich die Logik, die in der Regelungsstrategie des Energiemanagementsystems zur Reduzierung der Spitzenleistung verwendet wird.
Dies hilft bei der Entscheidung, ob die planmäßige oder die prädiktive Regelung verwendet wird. Geplante Steuerung arbeitet nach einem vordefinierten Zeitplan für das Laden und Entladen und hängt vom Lastprofil und der Tarifstruktur eines Standorts ab.
Bei der prädiktiven Steuerung hingegen werden die Lade- und Entladevorgänge auf der Grundlage von historischen und Echtzeitdaten oder Last- und Netzprognosen optimiert. Alle Energieanlagen im System werden unabhängig von spezifischen Zielen gesteuert und überwacht. Sie werden in Echtzeit überwacht und gesteuert und ihre Lastoptimierung basiert auf benutzerdefinierten Spitzenschwellen.
Peak Shaving in der Praxis
Standorte mit einem hohen Anteil an flexiblen Lasten profitieren am meisten von Peak Shaving. Ein Beispiel ist das Laden von Elektrofahrzeugen (EV).
Berechnungsbeispiel für Peak Shaving
Wie bereits erwähnt, berechnen die Netzbetreiber ihre Entgelte auf Basis der höchsten Leistungsspitzen an einem Standort, auch wenn diese nicht häufig auftreten. Die Abschätzung für einen Hochleistungsladepunkt zeigt, dass alle Ladepunkte durchschnittlich 11 Minuten pro Tag genutzt werden. Diese Zeitspanne bestimmt den Preis, da die Netzanschlüsse für Lastspitzen ausgelegt sind.
Sollen an einem Standort sechs Elektrofahrzeuge gleichzeitig mit sechs DC-Ladegeräten von je 150 Kilowatt Leistung geladen werden, würde der Netzbetreiber für diesen Standort ein maximales Leistungsentgelt von 900 kW für den verbrauchten Strom berechnen. Bei einem angenommenen Preis von 110 € pro kW würde das maximale Entgelt 99.000 € betragen.
In diesem Fall kann der Peak Shaving Algorithmus die an jede Ladestation gelieferte Leistung auf 100 kW reduzieren. Dies trägt dazu bei, das Leistungsentgelt um ein Drittel auf 600 kW oder 66.000 € zu senken.
Die Betreiber der Ladepunkte (CPOs) können ihre Energiekosten um ein Drittel senken und die Investitionskosten reduzieren, da in diesem Fall auch die Größe des Transformators am Netzanschluss verringert werden kann.
Effiziente Ladelösungen für Hochleistungsladen
Wenn Ladesäulenbetreiber Elektrofahrzeuge oder Lkw innerhalb von 15 Minuten für eine Reichweite von bis zu 300 km aufladen und dabei Ladepunkte mit einer Leistung von 300 kW nutzen, steigen die Netzentgelte erheblich, wenn diese Ladepunkte nicht mindestens 7 Stunden täglich mit voller Leistung betrieben werden. Diese Ladeoption ist zwar komfortabel, erzeugt jedoch erhebliche Lastspitzen, die zu höheren Netzgebühren führen.
Um sowohl schnelle Ladelösungen für Kunden bereitzustellen als auch den Stromverbrauch und die damit verbundenen Gebühren zu reduzieren, können Betreiber von Ladestationen das Batteriespeichersystem (BESS) von HIS-Energy verwenden. Unser Batteriemanagementsystem sorgt durch eine intelligente Verteilung der Ladeleistung dafür, dass Lastspitzen vermieden und Spitzenlasttarife gesenkt werden, ohne dabei den Komfort der Nutzer zu beeinträchtigen.
Die Zukunft des Peak Shaving
Peak Shaving wird weltweit zunehmend als Mittel zur Kostenreduzierung für Unternehmen sowie zur Energieoptimierung und Netzstabilisierung anerkannt. Während es derzeit vor allem in der Industrie und im gewerblichen Bereich zum Einsatz kommt, wird erwartet, dass es in naher Zukunft auch auf Privathaushalte ausgeweitet wird, um dort die Energiekosten zu senken und den Beitrag zur Netzstabilität zu erhöhen.
