Wie man ein kommerzielles Batteriespeichersystem mit einer Kapazität von 50–250 kWh auswählt

Kommerzielle Batteriespeicherprojekte zwischen 50 kWh und 250 kWh nehmen eine wichtige Zwischenstellung ein. Sie sind zu groß, um wie private Batteriespeichersysteme behandelt zu werden, erfordern aber in der Regel nicht die Komplexität eines Multi-Megawatt-Batteriespeichersystems. Dadurch ist dieses Segment besonders relevant für Solaranlageninstallateure, Generalunternehmer, Händler und gewerbliche Energieverbraucher, die kleinere Fabriken, Hotels, Lagerhallen, landwirtschaftliche Betriebe, Ladestationen für Elektrofahrzeuge, Einzelhandelsgeschäfte und andere Anwendungen der Leichtindustrie versorgen.

Das Problem besteht darin, dass viele Projekte immer noch mit der falschen Frage beginnen: „Soll ich eine 100-kWh- oder eine 200-kWh-Batterie wählen?“ Die Kapazität ist zwar wichtig, sollte aber erst später relevant werden. Zunächst muss geklärt werden, wie viel Strom der Standort benötigt, wie lange dieser Strom benötigt wird, welche Anforderungen die Batterie erfüllen soll und ob das System auch mit Photovoltaikanlagen, kritischen Verbrauchern, Ladestationen für Elektrofahrzeuge, einem Generator oder einem begrenzten Netzanschluss kompatibel sein muss.

Ein geeignet dimensioniertes kommerzielles Batteriespeichersystem sollte daher anhand des Verhältnisses von Leistung, Energie, Speicherdauer und Anwendungsfall ausgewählt werden. Eine 100-kWh-Batterie kann für ein Projekt hervorragend geeignet sein, für ein anderes jedoch völlig ungeeignet, selbst wenn beide Standorte einen ähnlichen jährlichen Stromverbrauch aufweisen.

Beginnen Sie mit der Website-Auslastung und dem Geschäftsziel.

Die zuverlässigste Methode zur Dimensionierung eines kleinen kommerziellen Batteriespeichersystems besteht darin, mit dem Lastprofil anstatt mit dem Batteriekatalog zu beginnen.

Gewerbliche Betriebe verbrauchen selten Strom mit konstanter Leistung. Eine kleine Fabrik arbeitet den Großteil des Tages mit 30–40 kW, der Verbrauch kann aber kurzzeitig auf 80 kW ansteigen, wenn mehrere Maschinen gleichzeitig laufen. Ein Hotel hat tagsüber möglicherweise einen relativ geringen Bedarf und abends einen deutlich höheren. An einer Ladestation für Elektrofahrzeuge kann es zu kurzen, aber starken Bedarfsspitzen kommen. Ein Lagerhaus mit Solaranlage auf dem Dach erzeugt mittags möglicherweise einen erheblichen Überschuss an Strom, bezieht aber nach Sonnenuntergang dennoch viel Strom aus dem Netz.

Diese Nutzungsmuster sind wichtig, da dieselbe 100-kWh-Batterie für verschiedene Zwecke eingesetzt werden kann. Sie könnte beispielsweise eine kurzzeitige Leistungsspitze von 50 kW für zwei Stunden abdecken, die mittägliche Solarstromerzeugung in den Abend verlagern, Energie für kritische Notstromaggregate speichern oder einen Standort unterstützen, dessen Netzanschluss vorübergehend nicht für den Betriebsbedarf ausreicht.

Aus diesem Grund sollte der Batterielieferant oder der Generalunternehmer (EPC) zunächst das primäre Betriebsziel des Projekts definieren. Bei den meisten Projekten mit einer Kapazität von 50–250 kWh bedeutet dies in der Regel eines oder mehrere der folgenden Ziele: Steigerung des Eigenverbrauchs von Solarstrom, Reduzierung der Spitzenlast, Verschiebung von Energie zwischen Tarifperioden, Bereitstellung von Notstrom, Unterstützung des Ladens von Elektrofahrzeugen oder Unterstützung des Betriebs eines Standorts mit begrenztem Netzanschluss.

Sobald das Ziel klar ist, wird der Zusammenhang zwischen kW und kWh viel leichter verständlich.

kW definiert, wie viel Leistung das Batteriespeichersystem (BESS) auf einmal liefern kann.

kWh definiert, wie lange diese Leistung aufrechterhalten werden kann.

Eine einfache Berechnung im ersten Schritt lautet:

Erforderliche BESS-Leistung ≈ Last oder zu unterstützende Leistungslücke

Erforderliche Batterieenergie ≈ Erforderliche Leistung × Erforderliche Dauer

Benötigt ein Standort zwei Stunden lang 50 kW zusätzliche Leistung, liegt der theoretische Energiebedarf bei etwa 100 kWh. Dauert dieser Bedarf von 50 kW vier Stunden an, steigt der Bedarf auf 200 kWh.

Aus diesem Grund sollte die Batteriekapazität niemals unabhängig von der PCS-Leistung und der tatsächlichen Betriebsdauer gewählt werden.

Wie 50–250-kWh-Systeme in verschiedene gewerbliche Projekte passen

Es gibt keine feste Regel, die besagt, dass ein Restaurant 60 kWh, ein Hotel 100 kWh oder eine Fabrik 200 kWh benötigt. In der Praxis lassen sich jedoch bei kleineren Gewerbe- und Leichtindustrieprojekten einige nützliche Muster erkennen.

Systeme im Bereich von 50–60 kWh eignen sich häufig für kleinere Unternehmen, deren Hauptziel die Eigenversorgung mit Solarstrom, die kurzzeitige Spitzenlastabdeckung oder eine begrenzte Notstromversorgung ist. Einzelhandelsgeschäfte, Kliniken, kleine Büros, landwirtschaftliche Betriebe und Werkstätten fallen in diese Kategorie, sofern die kritische Last oder die Spitzenlastunterstützung relativ gering ist. Ein Standort, der beispielsweise für zwei Stunden etwa 20–25 kW Unterstützung benötigt, benötigt unter Berücksichtigung von Reserve- und Systemverlusten möglicherweise nur etwa 40–50 kWh nutzbaren Speicher.

Mit steigendem gewerblichem Strombedarf wird der Bereich von 80–120 kWh zu einem gängigen Speichervolumen. Diese Kapazität eignet sich oft für kleinere Fabriken, Hotels, Lagerhallen und größere gewerbliche Solaranlagen. Sie ist ausreichend groß, um Lastspitzen effektiv abzudecken oder die Nutzung von Solarstrom am Abend zu ermöglichen und ist gleichzeitig relativ einfach zu installieren und zu betreiben. Eine Last von 50 kW, die zwei Stunden lang versorgt werden muss, deutet bereits auf einen Bedarf von etwa 100 kWh Batteriekapazität hin.

Bei Projekten mit mehreren Betriebszielen ist ein Speichervolumen von 150–200 kWh oft flexibler. Ein kleiner Industriestandort möchte möglicherweise Lastspitzen reduzieren und gleichzeitig den Betrieb kritischer Anlagen bei kurzen Ausfällen aufrechterhalten. Eine Ladestation für Elektrofahrzeuge benötigt unter Umständen Netzkapazität zur Unterstützung bei Ladespitzen und lädt die Batterie in Zeiten geringer Last wieder auf. In diesem Marktsegment erfüllt das Batteriespeichersystem (BESS) nicht mehr nur eine Funktion; es kann mehrmals täglich für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden.

Im oberen Bereich, bei 200–250 kWh, überschneiden sich die Anforderungen an vollständige gewerbliche und industrielle Speichersysteme. Solche Systeme werden häufig für mittelgroße Gewerbegebäude, Hotels, landwirtschaftliche Verarbeitungsbetriebe, kleinere Industrieanlagen, Ladestationen und kommerzielle Mikronetze eingesetzt. Hat eine Fabrik beispielsweise einen Netzanschluss von 150 kW und erreicht nach einer Erweiterung 250 kW, beträgt die Leistungslücke 100 kW. Hält dieser Zustand zwei Stunden an, liegt der theoretische Bedarf bereits bei etwa 200 kWh. Berücksichtigt man die Ladezustandsreserve, Umwandlungsverluste und die Betriebsmarge, ist ein System im Bereich von 200–250 kWh eine sinnvolle Konfiguration für die Evaluierung.

Diese Bereiche dienen lediglich als Planungsreferenz. Die endgültige Systemauslegung sollte weiterhin auf realen Lastdaten, nutzbarer Batteriekapazität, PCS-Grenzwerten, thermischen Bedingungen und der beabsichtigten Betriebsstrategie basieren.

Solarenergie, Notstromversorgung, Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge und Netzbeschränkungen können die Dimensionierung beeinflussen.

Für denselben Gewerbestandort kann je nach Art der Systemnutzung eine ganz andere Batteriekonfiguration erforderlich sein.

Bei einem Solarprojekt zur Eigenversorgung sollte die Batteriekapazität anhand des nutzbaren PV-Überschusses und nicht anhand der gesamten installierten Solarleistung ausgelegt werden. Eine 300-kWp-Solaranlage rechtfertigt nicht automatisch eine 300-kWh-Batterie. Wenn die Anlage an einem typischen Tag nur 100–150 kWh Überschussenergie ins Netz einspeist, kann ein kleineres System mit regelmäßigeren Ladezyklen wirtschaftlicher sein als eine überdimensionierte Batterie, die nur teilweise genutzt wird.

Bei einem Backup-Projekt sollte der Ausgangspunkt die kritische Last und nicht die Gesamtlast des Gebäudes sein. Ein Hotel kann beispielsweise eine Spitzenlast von 200 kW haben, benötigt aber im Falle eines Stromausfalls nur 60 kW für Notbeleuchtung, Kühlung, Sicherheitstechnik, Netzwerkgeräte, Pumpen und ausgewählte Klimaanlagen. Beträgt die erforderliche Backup-Zeit zwei Stunden, liegt der Grundenergiebedarf bei etwa 120 kWh. Bei vier Stunden steigt der Bedarf auf etwa 240 kWh.

Beim Laden von Elektrofahrzeugen ist die Leistungslücke oft wichtiger als die insgesamt gespeicherte Energie. Kann das Stromnetz beispielsweise 80 kW liefern, die Ladegeräte aber eine Lastspitze von 120 kW erzeugen, muss die Batterie in diesem Zeitraum lediglich die Differenz von 40 kW ausgleichen. Die eigentliche Designfrage ist dann, wie häufig diese Ladespitzen auftreten und ob die Batterie zwischen den Ladevorgängen ausreichend Zeit zum Aufladen hat.

Dasselbe Prinzip gilt für Gewerbebetriebe mit Netzengpässen. Eine Fabrik benötigt möglicherweise nicht den ganzen Tag über zusätzliche Netzkapazität. Der Bedarf kann die bestehende Anschlusskapazität nur während bestimmter Produktionszeiten überschreiten. In diesem Fall kann das Batteriespeichersystem die fehlende Kapazität ausgleichen, während das Netz weiterhin die Grundlast deckt.

Diese Art von Anwendung gewinnt zunehmend an Bedeutung, da der wirtschaftliche Nutzen nicht nur in Stromeinsparungen besteht. Die Batterie kann den Betrieb einer Produktionslinie, einer Ladestation oder einer Geschäftserweiterung ermöglichen, bevor ein kostspieliger Netzausbau abgeschlossen ist.

Aus diesem Grund sollten 50-250-kWh-Systeme nicht als vergrößerte Heimspeicher betrachtet werden. Sobald sie gleichzeitig zur Netzstützung, zum Laden von Elektrofahrzeugen, zur Anpassung der Solarstromversorgung und als Notstromversorgung eingesetzt werden, gewinnen Systemsteuerung und Betriebsstrategie ebenso an Bedeutung wie die Speicherkapazität.

Was Energieberater neben der Batteriekapazität prüfen sollten

Sobald die grundlegenden Leistungs- und Energieanforderungen geklärt sind, besteht der nächste Schritt in der Bewertung der Systemarchitektur.

Eine der ersten Entscheidungen betrifft die AC- oder DC-Kopplung des Projekts. Bei einer neuen Solaranlage mit Speicher kann ein DC-gekoppeltes System attraktiv sein, da PV-Stromerzeugung und Batterieladung einen Teil der DC-seitigen Architektur gemeinsam nutzen. Für eine bestehende gewerbliche Solaranlage ist die AC-Kopplung unter Umständen praktischer, da der vorhandene PV-Wechselrichter weiterbetrieben werden kann, während ein separates Batterie-Lade-/Entladesystem (PCS) hinzugefügt wird.

Eine allgemeingültige Antwort gibt es nicht. Die richtige Wahl hängt davon ab, ob es sich um ein Neubauprojekt oder eine Nachrüstung handelt, wie die bestehende Solaranlage konfiguriert ist, ob eine Notstromversorgung erforderlich ist und wie die elektrische Anlage vor Ort aufgebaut ist.

Das Wärmemanagement verdient mehr Aufmerksamkeit, als ihm oft zuteilwird. Ein 60-kWh-System, das einmal täglich in einem milden Klima betrieben wird, stellt andere Anforderungen als ein 200–250-kWh-System, das häufig in einer heißen Industrieumgebung läuft. Luftgekühlte Systeme sind für viele kleinere Gewerbeprojekte praktikabel, da sie einfach und kostengünstig sind. Flüssigkeitskühlung wird hingegen immer attraktiver, wenn die Anforderungen an Energiedichte, Zyklushäufigkeit und thermische Gleichmäßigkeit steigen.

Die Installationsumgebung spielt ebenfalls eine Rolle. Kleine C&I-Systeme werden häufig im Freien neben einem Gebäude, auf einem Parkplatz, in der Nähe eines Transformatorenraums oder in einem Technikraum installiert. Schutzart (IP-Schutzart), Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Küstenlage, Staubbelastung und Installationshöhe sollten daher vor der Produktauswahl geprüft werden.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Installations- und Inbetriebnahmezeit. Kunden in diesem Segment erwarten in der Regel keinen langwierigen Bauprozess im Versorgungsmaßstab. Sie wünschen sich ein vorintegriertes System, das sich einfach vom Generalunternehmer verkabeln und in Betrieb nehmen lässt und mit der bestehenden elektrischen Infrastruktur kompatibel ist. Dies ist einer der Gründe, warum Komplettsysteme und vormontierte Gewerbe- und Industrieanlagen im Marktsegment von 50–250 kWh immer häufiger eingesetzt werden.

Für Händler und Installateure wirkt sich die einfache Implementierung ebenfalls auf das Geschäftsmodell aus. Ein System, das weniger Planungsaufwand und weniger Personal vor Ort erfordert, lässt sich leichter für wiederholte gewerbliche Projekte verkaufen.

EMS und Kommunikation werden Teil des Produkts

In kleinen gewerblichen Speichersystemen gewinnt Software zunehmend an Bedeutung.

Ein 100-kWh-System kann zwar technisch korrekt laden und entladen, ob es aber tatsächlich einen Mehrwert schafft, hängt davon ab, wann und warum es in Betrieb ist. Das Energiemanagementsystem (EMS) steuert diese Entscheidung.

Bei einem kommerziellen Projekt muss das System möglicherweise mehrere Betriebsmodi am selben Tag koordinieren. Es kann sich nachmittags mit Solarstrom aufladen, den Netzbezug während einer Produktionsspitze begrenzen, einen Mindestladezustand (SOC) für die Notstromversorgung aufrechterhalten und sich abends während einer Zeit mit hohen Stromtarifen wieder entladen.

Dafür ist mehr als eine einfache Batterieüberwachung erforderlich.

Der EPC sollte prüfen, ob das System Funktionen wie Netzeinspeisungsbegrenzung, PV-Koordination, zeitvariable Tarifplanung, Notstromversorgung, Generatorintegration, Fernüberwachung und zukünftige Erweiterungen unterstützt. CAN, RS485, Ethernet und Cloud-Kommunikation sollten daher nicht als zweitrangige Spezifikationen betrachtet werden.

Eine größere Batterie mit mangelhafter Steuerungslogik kann weniger Wert schaffen als ein kleineres System, das von einem geeigneten Energiemanagementsystem gesteuert wird.

Dies gewinnt noch an Bedeutung, wenn das Projekt später an dynamischen Strompreisen, Lastmanagementprogrammen oder anderen Flexibilitätsprogrammen teilnehmen soll. Selbst wenn der Kunde diese Funktionen nicht von Anfang an benötigt, können die Kommunikationsarchitektur und die Flexibilität der Software darüber entscheiden, ob das System auch Jahre später noch sinnvoll ist.

Ein praktischer Auswahlprozess für Installateure und EPCs

Bei einem kommerziellen Speicherprojekt mit einer Kapazität von 50–250 kWh ist nicht die angeforderte Batteriegröße die wichtigste Information, sondern die Standortdaten, die dieser Anforderung zugrunde liegen.

Vor der Systemauswahl sollte der EPC mindestens folgende Informationen einholen:

Anhand dieser Informationen lässt sich in der Regel feststellen, ob das Projekt eher in den Bereich von 50 kWh, 100 kWh, 150–200 kWh oder 250 kWh fällt.

Beispielsweise kann ein kleines Lager mit einem abendlichen Strombedarf von 40 kW und einer erforderlichen Solarstromverschiebung von zwei Stunden einen Bedarf von etwa 80–100 kWh aufweisen. Eine Fabrik mit einer Produktionsspitze von 70 kW über zwei Stunden benötigt vor Berücksichtigung der Reservekapazität etwa 140 kWh, wodurch 150–200 kWh realistischer erscheinen. Ein Standort mit einem Netzkapazitätsdefizit von 100 kW über zwei Stunden kann direkt auf 200–250 kWh hinarbeiten.

Dieser Ansatz hilft auch, Überdimensionierung zu vermeiden. Eine Batterie sollte groß genug sein, um den tatsächlichen Betriebszweck zu erfüllen; ungenutzte Kapazität verursacht jedoch Kosten, ohne automatisch Mehrwert zu schaffen.

Wie GSL ENERGY das gewerbliche Segment von 50–250 kWh abdeckt

Das Energiespeicherportfolio von GSL ENERGY für kleine und mittlere Gewerbebetriebe deckt vielfältige Leistungs- und Kapazitätskombinationen ab, anstatt jeden Standort auf eine einzige, feste Systemgröße zu beschränken.

Zu den aktuellen Konfigurationen gehören luftgekühlte All-in-One-Systeme mit rund 30 kVA und 40–60 kWh, 50 kVA und etwa 50–209 kWh sowie 80 kVA und etwa 90–209 kWh, wobei größere Projekte auf die 125-kW/261-kWh-Plattform für Gewerbe und Industrie umsteigen.

Dies schafft einen praktischen Ablauf für die Installateure:

Kleingewerbe → Mittelgroßes Gewerbe → Kleinindustrie / Gewerbe & Industrie

Kleinere Projekte im Einzelhandel, auf landwirtschaftlichen Betrieben oder im Bereich der Solarenergie zur Eigenversorgung beginnen mit etwa 50–100 kWh. Ein Hotel, ein Lager oder ein Gewerbebetrieb benötigen möglicherweise 100–200 kWh. Größere Fabriken, Ladeinfrastrukturprojekte für Elektrofahrzeuge oder gewerbliche Mikronetze erreichen hingegen eher 200–250 kWh oder die nächsthöhere Leistungsklasse von 261 kWh.

Entscheidend ist, dass das Projekt auf die Last und die Betriebsstrategie des Standorts abgestimmt wird und nicht einfach der größte verfügbare Schrank ausgewählt wird.

Für Distributoren und EPC-Unternehmen erleichtert diese Produktpalette die Kundenbetreuung bei wachsenden Projektgrößen. Ein Auftragnehmer, der mit gewerblichen Anlagen ab 60 kWh beginnt, kann später Projekte mit 100 kWh, 200 kWh und 261 kWh realisieren, ohne die gesamte Lieferantenbeziehung ändern zu müssen.

Fazit

Die Wahl eines kommerziellen Batteriespeichersystems mit einer Kapazität von 50–250 kWh ist nicht wirklich eine Frage der Auswahl einer Kapazität aus einer Produktliste.

Das richtige System hängt davon ab, wie viel Strom der Standort benötigt, wie lange dieser Strom benötigt wird, wie die Batterie geladen wird und welche Rolle sie im täglichen Betrieb spielen soll.

Für kurzfristige Lastspitzenabdeckung oder die Verschiebung von Solarstrom kann ein kleineres System die beste Wahl sein. Ein größeres System ist hingegen sinnvoller, wenn der Kunde eine längere Notstromversorgung, eine höhere Leistung, Unterstützung beim Laden von Elektrofahrzeugen oder mehrere Betriebsziele benötigt.

Für die meisten Projekte ist die richtige Reihenfolge:

Last verstehen → Anwendung definieren → Leistungslücke berechnen → Dauer bestimmen → Batteriekapazität und PCS auswählen → EMS-, Installations- und Erweiterungsanforderungen bestätigen.

Durch dieses Verfahren lässt sich das System sowohl technisch als auch finanziell leichter rechtfertigen, während gleichzeitig das Risiko einer Unterdimensionierung oder einer unnötigen Überdimensionierung verringert wird.

Für Solaranlageninstallateure, EPC-Auftragnehmer und gewerbliche Energieverbraucher, die ein Projekt evaluieren, sind folgende Ausgangsinformationen am nützlichsten:

Land | Spitzenlast | Netzkapazität | PV-Kapazität | Kritische Last | Erforderliche Backup-Zeit | Ladeleistung für Elektrofahrzeuge | Generatorkapazität | Installationsumgebung | Zukünftige Erweiterung

Mit diesen Angaben lässt sich viel leichter feststellen, ob das Projekt in den Bereich von 50 kWh, 100 kWh, 150–200 kWh oder 250 kWh fällt.