Wann sich Batteriespeicher in der Chemie rechnen

Die Chemieindustrie zählt zu den energieintensivsten Branchen in Deutschland. Neben Erdgas ist elektrische Energie der wichtigste Energieträger der Branche. Volatile Strompreise und steigende Netzentgelte stellen daher eine zunehmende Herausforderung für die Wettbewerbsfähigkeit vieler Chemieunternehmen dar. Gleichzeitig verändert der wachsende Anteil von Wind- und Solarenergie die Dynamik des Strommarktes. Da die Stromerzeugung zunehmend von Wetterbedingungen und Tageszeit abhängt, treten stärkere Schwankungen im Stromangebot auf. Dadurch gewinnt das Flexibilisieren des Strombezuges immer mehr an Bedeutung und wird auch finanziell belohnt, beispielsweise durch reduzierte Netzentgelte bei netzdienlichem Verbrauchsverhalten.

Für die Chemieindustrie wird es folglich attraktiver, nicht nur die verbrauchte Strommenge, sondern auch den Zeitpunkt und die maximale Leistung des Strombezugs aktiv zu steuern. Batteriespeicher schaffen hierfür die notwendige Flexibilität. Diese Flexibilität kann über vier Hebel wirtschaftlich genutzt werden: Lastspitzenkappung (Peak-Shaving), Eigenverbrauchssteigerung, Bezugsoptimierung und Multi-Market-Trading. Welche dieser Hebel tatsächlich relevant sind, hängt vor allem vom Lastprofil und den Bezugskonditionen des jeweiligen Standorts ab. Generell stehen in der Chemieindustrie jedoch insbesondere Lastspitzenkappung und die Bezugsoptimierung im Fokus. Die Art der Produktionsprozesse bestimmt, welcher dieser beiden Hebel das größte Potenzial bietet.

Für wen lohnt sich was

In diskontinuierlichen Betrieben treten regelmäßig ausgeprägte Lastspitzen auf. Ursache sind beispielsweise wiederkehrende Wechsel zwischen den einzelnen Chargen und Anlaufen der Maschinen, wodurch der Leistungsbedarf kurzfristig deutlich ansteigt. Für die leistungsabhängigen Netzentgelte zählt dabei nicht die Dauer der Spitze, sondern ihre Höhe. Ein einzelner Viertelstundenwert kann die Kosten eines ganzen Jahres bestimmen.

Genau hier setzt die Lastspitzenkappung an: Der Batteriespeicher stellt während dieser kurzzeitigen Leistungsspitzen einen Teil der benötigten Energie bereit. Dadurch sinkt die maximale Leistung, die aus dem öffentlichen Netz bezogen werden muss, und die netzentgeltrelevante Lastspitze wird reduziert.

Alternativen zu klassischen stationären Batteriespeichern

Zur Netzentlastung, aber auch für Dunkelflauten ist es sinnvoll, überschüssigen Strom aus Wind- und Sonnenenergie zwischenzuspeichern. Das funktioniert nicht nur im Lithium-Ionen-Akku, sondern auch in unerwarteten Formen.

Kontinuierliche Prozesse, wie sie in vielen Grundstoff-Chemiebetrieben mit 24/7-Fahrweise üblich sind, weisen dagegen oft ein sehr konstantes Lastprofil auf. Doch auch hier treten einzelne Lastspitzen auf, wenn etwa zusätzliche Verbraucher hinzukommen oder Betriebe Maschinen nach Wartungen wieder hochfahren. Diese einzelnen Lastspitzen tun dann besonders weh, wenn dadurch die Benutzungsstunden unter 7.000 sinken und damit die lukrativen Bandlastprivilegien, sprich stark vergünstigte Netzentgelte, wegfallen. Auch hier kann ein Batteriespeicher ansetzen und durch Lastspitzenkappung die Bezugsstunden erhöhen.

Doch auch für Unternehmen, die bereits in der Bandlast sind, können Batteriespeicher wirtschaftlich eingesetzt werden. Der Strombezug wird mithilfe des Speichers gezielt in günstigere Einkaufszeiten verlagert. Dadurch lassen sich die wachsenden Strompreisunterschiede gezielt nutzen. Die Steigerung des Eigenverbrauchs selbst erzeugten Stroms kann die Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers zusätzlich erhöhen, steht in der Chemieindustrie aufgrund des hohen Verbrauchs jedoch in der Regel nicht im Mittelpunkt. Bei freien Netzanschlusskapazitäten und Zustimmung des Netzbetreibers kann das Vermarkten freier Speicherkapazitäten am Spotmarkt und Regelenergiemarkt eine weitere interessante Erlösquelle darstellen.

Beispielbetrieb aus der Chemieindustrie

Ein Spezialchemie-Hersteller betreibt seine Produktionsanlagen im kontinuierlichen 24/7-Dreischichtbetrieb. Reaktoren, Destillationskolonnen und weitere Prozessanlagen verursachen eine weitgehend konstante elektrische Last. Der jährliche Strombezug liegt bei etwa 15 GWh, die Stromkosten belaufen sich auf rund 2 Mio. Euro pro Jahr.

Eine Analyse der Verbrauchs- und Kostendaten zeigte, dass sich durch einen Batteriespeicher erhebliche Einsparpotenziale erschließen lassen. Darauf aufbauend wurde eine Speicherlösung entwickelt, die mehrere wirtschaftliche Hebel miteinander kombiniert.

Für den Standort wurde ein Batteriespeicher mit 2 MW Leistung und 4 MWh Kapazität ausgelegt. Da das Lastprofil nur geringe Lastspitzen aufweist, liegt der Schwerpunkt nicht auf der Lastspitzenkappung. Stattdessen unterstützt der Speicher dabei, die Netzbezugsleistung gezielt während netzentgeltrelevanter Hochlast-Zeitfenster zu reduzieren und so von den deutlich vergünstigten Netzentgelten im Rahmen der atypischen Netznutzung zu profitieren.

Batterien für Standortunabhängigkeit und Versorgungssicherheit

Durch den steigenden Anteil der erneuerbaren Energien am Strommix sind Batteriespeicher zum Geschäftsmodell geworden. Aber wer die Speicher künftig profitabel betreiben will, benötigt die richtigen Daten.

Darüber hinaus kann die zeitliche Verschiebung des Strombezugs genutzt werden, um günstige Marktphasen des Strommarktes gezielt zum Laden des Speichers auszunutzen, während die gespeicherte Energie in Zeiträumen mit höheren Strompreisen zur Verfügung steht. Auf diese Weise kombiniert der Standort mehrere wirtschaftliche Hebel in einem System. Die Auslegung orientiert sich dabei konsequent an den Anforderungen des Standorts. Leistung, Kapazität und Betriebsstrategie wurden so gewählt, dass sowohl die Netzentgeltreduzierung als auch zusätzliche Erlöse aus der Einkaufsoptimierung berücksichtigt werden.

Das dargestellte Beispiel zeigt nur einen von vielen möglichen Anwendungsfällen für Batteriespeicher in der Chemieindustrie. Welche Hebel den größten wirtschaftlichen Nutzen liefern, hängt stets von den individuellen Rahmenbedingungen ab. Entsprechend unterscheiden sich Auslegung, Betriebsstrategie und Wirtschaftlichkeit von Standort zu Standort. Die entscheidende Frage lautet daher: Woher weiß ein Unternehmen, welches Potenzial sein Standort bietet?

Den eigenen Standort prüfen

Die Grundlage bilden die Lastgangs- und Stromerzeugungsdaten sowie die Stromkostenstruktur eines Standorts. Sie zeigen, welche Hebel ein Batteriespeicher nutzen kann und wie groß das wirtschaftliche Potenzial ausfällt. Gerade für energieintensive Standorte lohnt sich eine solche Analyse. Dazu zählen bereits Betriebe mit jährlichen Stromkosten ab etwa 100.000 Euro oder einem Stromverbrauch von mehr als 1 GWh pro Jahr. Ab dieser Größenordnung können Batteriespeicher einen signifikanten wirtschaftlichen Beitrag leisten und sich innerhalb weniger Jahre amortisieren.

Batteriespeicher können Chemieunternehmen dabei unterstützen, Stromkosten gezielt zu senken und den Strombezug flexibler zu gestalten. Welche Hebel dabei den größten wirtschaftlichen Nutzen liefern, hängt vom jeweiligen Lastprofil, den Bezugskonditionen und den betrieblichen Anforderungen ab.

Das Praxisbeispiel zeigt, dass sich bereits durch die Kombination weniger Hebel erhebliche Einsparpotenziale erschließen lassen. Gleichzeitig gibt es keine Standardlösung für die Chemieindustrie: Auslegung, Betriebsstrategie und Wirtschaftlichkeit eines Batteriespeichers müssen stets auf den jeweiligen Standort abgestimmt werden. Der erste Schritt ist daher eine gründliche Analyse der individuellen Standortdaten. Sie zeigt, welche Potenziale vorhanden sind und wie ein Batteriespeicher optimal eingesetzt werden kann.

KI als Kostenrisiko und Steuerungsinstrument für die Chemie

Der KI-Ausbau verschärft für die Chemieindustrie den Wettbewerb um Strom, Netzanschlüsse und elektrische Komponenten. Gleichzeitig liefert die Technologie, die als Kostentreiber wirkt, ein wirksames Pricing-Instrument, um steigende Kosten gezielt weiterzugeben.