Erzeugung und Verbrauch müssen im Stromsystem jederzeit im Gleichgewicht bleiben. Entstehen Abweichungen, verändert sich die Netzfrequenz von ihrem Sollwert von 50 Hertz. Um solche Ungleichgewichte auszugleichen, halten die Übertragungsnetzbetreiber verschiedene Formen der Regelreserve vor.
Für Batteriespeicher ist dieser Markt besonders relevant: Sie können ihre Leistung schnell verändern, Energie aufnehmen oder abgeben und über eine entsprechende Steuerungs- und Kommunikationsarchitektur in die Prozesse des Regelenergiemarkts eingebunden werden.
Dabei begegnen Projektentwicklern und Investoren häufig zwei Begriffe: Primärregelleistung und Sekundärregelleistung. Heute werden dafür überwiegend die europäischen Bezeichnungen Frequency Containment Reserve (FCR) und automatic Frequency Restoration Reserve (aFRR) verwendet. Die Funktionen unterscheiden sich deutlich – ebenso wie die technischen Anforderungen an einen Batteriespeicher. Die Bundesnetzagentur hat die frühere Bezeichnung Sekundärregelleistung in ihren Modalitäten entsprechend durch aFRR ersetzt.
Was ist Regelenergie?
Regelreserve ist ein Instrument zur Stabilisierung des Stromsystems. Sie wird benötigt, wenn sich Stromerzeugung und Stromverbrauch kurzfristig nicht wie geplant ausgleichen.
Dabei unterscheidet der Regelenergiemarkt zwischen drei Reservearten:
- FCR – Frequency Containment Reserve
- aFRR – automatic Frequency Restoration Reserve
- mFRR – manual Frequency Restoration Reserve
Sie unterscheiden sich insbesondere darin, wie schnell und auf welche Weise sie aktiviert werden.
Auch die Begriffe Regelleistung und Regelarbeit haben unterschiedliche Bedeutungen. Regelleistung bezeichnet die für die Systemstabilisierung vorgehaltene Leistung. Regelarbeit ist dagegen die tatsächlich aktivierte Energiemenge, wenn Regelreserve benötigt wird.
Für Batteriespeicher bedeutet das: Nicht nur die installierte Leistung und Kapazität sind relevant. Auch Verfügbarkeit, Steuerbarkeit, Ladezustand, Kommunikationsschnittstellen und die geplante Vermarktungsstrategie müssen zum jeweiligen Regelreserveprodukt passen.
Batteriespeicher für Regelenergie
Was ist Primärregelleistung (FCR)?
Die früher als Primärregelleistung bezeichnete Frequency Containment Reserve (FCR) bildet die erste schnelle Reaktion auf eine relevante Frequenzabweichung.
Die Aktivierung erfolgt unmittelbar anhand der lokal gemessenen Netzfrequenz. Der Anbieter misst die Frequenz selbstständig und reagiert entsprechend auf deren Abweichung vom Sollwert. Bei einer Frequenzabweichung von ±200 Millihertz muss die vollständige FCR-Leistung innerhalb von maximal 30 Sekunden erbracht werden.
Vereinfacht bedeutet das:
- Bei einem Leistungsdefizit sinkt die Netzfrequenz und zusätzliche Leistung wird benötigt.
- Bei einem Leistungsüberschuss steigt die Netzfrequenz und Leistung muss aus dem System genommen werden.
Ein wichtiger Unterschied zur aFRR: FCR wird als symmetrisches Produkt bereitgestellt. Anbieter müssen in der Lage sein, sowohl auf einen Leistungsüberschuss als auch auf ein Leistungsdefizit zu reagieren. Positive und negative FCR werden nicht als getrennte Produkte ausgeschrieben.
Für einen Batteriespeicher bedeutet das, dass sowohl ausreichend Lade- als auch Entladepotenzial verfügbar sein muss. Das Management des Ladezustands – State of Charge oder SoC – wird deshalb zu einem wesentlichen Bestandteil des Betriebskonzepts.
Was ist Sekundärregelleistung (aFRR)?
Die frühere Sekundärregelleistung wird heute als automatic Frequency Restoration Reserve (aFRR) bezeichnet.
Während FCR die Frequenzabweichung zunächst schnell begrenzt, dient aFRR dazu, das Leistungsgleichgewicht innerhalb der Regelzonen wiederherzustellen und die Frequenz auf ihren Sollwert zurückzuführen.
Anders als bei FCR erfolgt die Aktivierung nicht ausschließlich anhand einer lokalen Frequenzmessung. Der benötigte aFRR-Einsatz wird durch die Regelung des Übertragungsnetzbetreibers bestimmt und an die Anbieter übermittelt.
Für die technische Erbringung gelten andere Zeitvorgaben als bei FCR:
- erste Reaktion nach 30 Sekunden
- vollständige Erbringung innerhalb von fünf Minuten
- kontinuierliche Anpassung an den übermittelten Abruf
Da sich der aFRR-Sollwert fortlaufend verändern kann, muss die tatsächliche Erbringung innerhalb definierter Toleranzen erfolgen.
Im Gegensatz zu FCR wird bei aFRR zwischen positiver und negativer Regelreserve unterschieden.
Primär- und Sekundärregelleistung im Vergleich
Die wesentlichen Unterschiede lassen sich kompakt zusammenfassen:
| Primärregelleistung | Sekundärregelleistung | |
|---|---|---|
| Aktuelle Bezeichnung | FCR | aFRR |
| Englischer Begriff | Frequency Containment Reserve | automatic Frequency Restoration Reserve |
| Hauptaufgabe | Frequenzabweichung schnell begrenzen | Leistungsgleichgewicht wiederherstellen |
| Aktivierung | lokal frequenzabhängig | automatisierter Abruf |
| Reaktionsanforderung | vollständig innerhalb von 30 Sekunden | erste Reaktion nach 30 Sekunden, vollständig nach 5 Minuten |
| Positive/negative Produkte | symmetrisches Produkt | getrennte positive und negative aFRR |
| Präqualifikation | erforderlich | erforderlich |
| Batteriespeicher einsetzbar | ja | ja, bei entsprechender Auslegung und Präqualifikation |
Die offiziellen Produktanforderungen und Präqualifikationsbedingungen werden von den deutschen Übertragungsnetzbetreibern festgelegt und können angepasst werden. Für konkrete Projekte sollten deshalb immer die zum jeweiligen Zeitpunkt gültigen Bedingungen zugrunde gelegt werden.
Warum eignen sich Batteriespeicher für Primär- und Sekundärregelleistung?
Batteriespeicher besitzen mehrere technische Eigenschaften, die sie grundsätzlich für Regelreserveanwendungen interessant machen. Ob ein konkretes System tatsächlich teilnehmen kann, entscheidet jedoch die technische Auslegung und erfolgreiche Präqualifikation.
Schnelle Veränderung der Leistung
Ein Batteriespeicher kann seine Lade- beziehungsweise Entladeleistung innerhalb kurzer Zeit verändern. Das ist insbesondere für FCR relevant, da die vollständige angeforderte Leistung bereits innerhalb von 30 Sekunden verfügbar sein muss.
Energie aufnehmen und abgeben
Batteriespeicher können abhängig von ihrem Ladezustand sowohl Energie aus dem Netz aufnehmen als auch Energie bereitstellen.
Für FCR ist diese bidirektionale Fähigkeit besonders wichtig, weil das Produkt symmetrisch bereitgestellt wird.
Präzise Steuerbarkeit
Bei aFRR müssen Batteriespeicher veränderlichen Sollwerten folgen können. Dafür sind eine entsprechend ausgelegte BESS-Steuerung sowie zuverlässige Kommunikationsschnittstellen erforderlich. Die Aktivierung der aFRR erfolgt über die entsprechende Kommunikation zwischen Regelreserveanbieter und Regelungssystem.
Kombination mit weiteren Anwendungen
Ein Batteriespeicher muss nicht zwingend ausschließlich für Regelreserve eingesetzt werden. Abhängig von Präqualifikation, Systemauslegung und Vermarktungsstrategie können weitere Einsatzbereiche und Märkte berücksichtigt werden.
INTILION verfolgt beispielsweise auch in seiner bestehenden Regelenergie-Anwendung einen Ansatz, bei dem Regelenergie mit weiteren Marktanwendungen zusammen betrachtet wird. Das eigentliche Trading erfolgt dabei über Betreiber beziehungsweise Vermarktungspartner.
Positive und negative Regelenergie einfach erklärt
Für das Verständnis von aFRR ist die Unterscheidung zwischen positiver und negativer Regelenergie besonders wichtig.
Positive Regelenergie
Besteht im Stromsystem ein Leistungsdefizit, muss zusätzliche Leistung bereitgestellt beziehungsweise Verbrauch reduziert werden.
Ein Batteriespeicher kann beispielsweise Energie aus der Batterie in das Netz abgeben.
Negative Regelenergie
Besteht dagegen ein Leistungsüberschuss, muss zusätzliche Energie aufgenommen beziehungsweise Erzeugung reduziert werden.
Ein Batteriespeicher kann in diesem Fall seine Ladeleistung erhöhen und Energie aus dem Netz aufnehmen.
Bei FCR gilt diese technische Reaktion ebenfalls in beide Richtungen, allerdings wird das Produkt am Markt symmetrisch beschafft und nicht in getrennte positive und negative FCR-Produkte aufgeteilt.
Welche Voraussetzungen muss ein Batteriespeicher für Regelenergie erfüllen?
Nicht jeder Batteriespeicher kann automatisch FCR oder aFRR bereitstellen. Vor der Teilnahme wird im Präqualifikationsverfahren geprüft, ob die technischen Einheiten beziehungsweise Reservegruppen die Anforderungen der jeweiligen Reserveart erfüllen.
Die Übertragungsnetzbetreiber prüfen dabei unter anderem technische, produktspezifische und IT-bezogene Anforderungen.
Für ein Batteriespeicherprojekt sind insbesondere folgende Punkte relevant:
Leistung und Kapazität
Der Speicher muss die vorgesehene Regelleistung innerhalb der geforderten Zeit bereitstellen können. Gleichzeitig muss genügend Energieinhalt vorhanden sein, um die daraus resultierenden Lade- und Entladevorgänge abbilden zu können.
State-of-Charge-Management
Der Ladezustand muss so geführt werden, dass der Speicher die zugesagte Leistung im erforderlichen Bereich bereitstellen kann. Besonders bei symmetrischer FCR muss ausreichend Spielraum für Laden und Entladen vorhanden sein.
Steuerung und Kommunikation
Für die Marktintegration müssen Speicher, übergeordnete Steuerung und externe Systeme zuverlässig kommunizieren können. Bei aFRR ist die Verarbeitung fortlaufender Abrufwerte besonders relevant.
Messung und Nachweisführung
Die tatsächliche Erbringung muss messtechnisch erfasst und den geltenden Anforderungen entsprechend nachgewiesen werden.
Verfügbarkeit
Die zugesagte Regelleistung muss während der entsprechenden Vermarktungszeiträume zuverlässig zur Verfügung stehen. Nichtverfügbarkeiten können sich auf die Vergütung auswirken.
Präqualifikation
Erst nach erfolgreicher Präqualifikation können technische Einheiten beziehungsweise Pools für die entsprechende Regelreserveart eingesetzt werden. In Deutschland liegt die Umsetzung des Präqualifikationsverfahrens bei 50Hertz, Amprion, TenneT und TransnetBW.
FCR oder aFRR: Was passt zu einem Batteriespeicherprojekt?
Ob Primärregelleistung beziehungsweise FCR, Sekundärregelleistung beziehungsweise aFRR oder eine Kombination verschiedener Märkte für ein Batteriespeicherprojekt sinnvoll ist, lässt sich nicht pauschal entscheiden.
Zu berücksichtigen sind unter anderem:
- Speicherleistung in MW
- Speicherkapazität in MWh
- Lade- und Entladeleistung
- State-of-Charge-Strategie
- Wirkungsgrad
- Verfügbarkeit
- technische Präqualifikation
- Kommunikationsarchitektur
- Marktpreise
- erwartete Abrufe
- mögliche Kombination mit anderen Märkten
- Batteriealterung und Zyklenstrategie
- Anforderungen des Vermarktungspartners
Insbesondere bei modernen Batteriegroßspeichern sollte die Regelenergie deshalb nicht isoliert betrachtet werden. Das Betriebskonzept muss zur technischen Auslegung und zur übergeordneten Vermarktungsstrategie passen.
Dabei muss zwischen technischer Eignung und wirtschaftlicher Attraktivität unterschieden werden: Ein Speicher kann technisch für ein Regelreserveprodukt geeignet sein, ohne dass dieses Produkt zu jedem Zeitpunkt die wirtschaftlich attraktivste Verwendung seiner Flexibilität darstellt.
Wie unterstützt INTILION Regelenergieprojekte?
INTILION unterstützt Projektentwickler, Investoren, Stadtwerke und Energieversorger bei der technischen Auslegung und Umsetzung von Batteriespeichern für Regelenergieanwendungen.
Dabei betrachtet INTILION nicht nur die Batterie selbst, sondern das Zusammenspiel aus Speicher, Netzanschluss, Steuerung, Kommunikation und geplanter Vermarktung.
Systemauslegung
Leistung, Kapazität und Systemarchitektur werden auf die vorgesehenen Anwendungen und Projektanforderungen abgestimmt.
BESS-Steuerung
Die Steuerungsarchitektur von INTILION umfasst unter anderem die INTILION Application Unit und die INTILION Control Unit. Sie bilden zentrale Ebenen für Steuerung, Regelung und die Integration externer Schnittstellen.
Schnittstellen zum Vermarktungspartner
Die technische Integration schafft die Voraussetzung dafür, Sollwerte und relevante Betriebsinformationen zwischen Batteriespeicher und externen Marktpartnern auszutauschen.
Engineering, EPC und Inbetriebnahme
INTILION begleitet Batteriespeicherprojekte von der technischen Konzeption über die Systemintegration bis zur Inbetriebnahme und zum langfristigen Service.
Wichtig: Das eigentliche Trading und die energiewirtschaftliche Optimierung übernimmt der Betreiber beziehungsweise ein spezialisierter Vermarktungs- oder Optimierungspartner. INTILION stellt die technische Speicher- und Schnittstellenarchitektur bereit. Diese Rollenverteilung entspricht auch der Positionierung auf der bestehenden INTILION-Regelenergie-Seite.
Häufige Fragen zu Primär- und Sekundärregelleistung
Fazit: FCR und aFRR stellen unterschiedliche Anforderungen an Batteriespeicher
Primärregelleistung beziehungsweise FCR und Sekundärregelleistung beziehungsweise aFRR tragen auf unterschiedliche Weise zur Stabilisierung des Stromsystems bei. FCR reagiert unmittelbar auf Frequenzabweichungen und muss innerhalb von 30 Sekunden vollständig erbracht werden. aFRR wird automatisiert aktiviert und stellt das Leistungsgleichgewicht innerhalb der Regelzonen wieder her; die vollständige Erbringung muss innerhalb von fünf Minuten erfolgen.
Batteriespeicher können aufgrund ihrer schnellen und präzise steuerbaren Leistung grundsätzlich für beide Regelreservearten eingesetzt werden. Entscheidend sind jedoch die richtige Systemauslegung, ein geeignetes Ladezustandsmanagement, zuverlässige Kommunikationsschnittstellen und eine erfolgreiche Präqualifikation.
Für Projektentwickler und Investoren sollte deshalb nicht allein die Frage „FCR oder aFRR?“ im Mittelpunkt stehen. Entscheidend ist, welche Kombination aus Speichertechnik, Netzanschluss, Marktintegration und Betriebsstrategie langfristig zum jeweiligen Projekt passt.
Batteriespeicher für Regelenergie prüfen
INTILION unterstützt Sie bei der technischen Bewertung, Systemauslegung und Integration von Batteriegroßspeichern für Regelenergieanwendungen. Gemeinsam betrachten wir Leistung, Kapazität, Steuerung, Netzanschluss und die erforderlichen Schnittstellen für das geplante Betriebskonzept.