Überblick über das Angebot an Battery Energy Storage Systems Batteriespeicher, ein extrem teurer Hype?

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dtm Datentechnik Moll GmbH

Deutschland steht vor dem Energiekollaps. Großskalige Batteriespeicher, auch Battery Energy Storage Systems (BESS) genannt, sollen überschüssigen Strom speichern und ihn in Zeiten hoher Nachfrage wieder ins Netz einspeisen. Das funktioniert bei Rechenzentren, aber können sie auch die deutsche „Energiewende“ retten?

Tu felix Austria! Österreich hat es gut, weil es viele hohe Berge hat, wo kein Mensch wohnt. Da lässt sich schon mal das eine oder andere Pumpkraftwerk hinstellen. In Deutschland sind die Berge niedriger und die Naturschützer radikaler: erst vor wenigen Jahren scheiterte der Versuch, am Osser im Bayerischen Wald ein Pumpkraftwerk zu bauen.

Wieso braucht es solche Pumpkraftwerke, die mit überschüssigem Strom Wasser den Berg hochschaffen, um dann, wenn wieder Strom fürs Netz gebraucht wird, aus dem wieder talwärts fließenden Wasser mit Generatoren neuen Strom zu gewinnen? Nun, so kann die Spannung im Netz immer gleich gehalten werden.

Was für Experten eine Binse ist, hat sich in der breiten Bevölkerung längst noch nicht herumgesprochen: Die Hauptstromquellen der Energiewende, Wind- und Solaranlagen, sind volatil. Das heißt, sie produzieren Strom, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint, nicht unbedingt dann, wenn der Strom benötigt wird.

Von Wasser- zu Stromspeichern

Das Stromnetz muss aber permanent im Gleichgewicht gehalten werden, um eine Frequenz von 50 Hz aufrechtzuerhalten. Pumpkraftwerke helfen hier ganz hervorragend, in Österreich sorgen sie für 57 Prozent des benötigten Stroms.

Da diese in Deutschland aber fehlen, sind das neue Mittel der Wahl großskalige Batteriespeicher, auch Battery Energy Storage Systems (BESS) genannt. Sie können überschüssigen Strom in Zeiten hoher Erzeugung ablegen und ihn in Zeiten hoher Nachfrage wieder ins Netz einspeisen.

Sie fungieren als Kurzzeitspeicher und helfen, das Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch auszugleichen. Diese für die deutsche „Energiewende“ entscheidende Komponente ist aber rar gesät.

Installierte Batteriespeicher in Deutschland

Die installierte Kapazität von Großspeichern in Deutschland liegt bei mehreren Gigawattstunden. „Ziemlich genau bei etwa 22 Gigawattstunden (GWh). Davon 18,5 GWh Heimspeicher, 0,7 GWh Gewerbespeicher und 3 GWh Großspeicher“, präzisiert Staffan Reveman, der bekannte Rechenzentrumsberater und Experte für Energiepolitik, insbesondere in Deutschland und Skandinavien. „Mit 22 GWh Batteriespeicher und etwa 39 GWh Pumpspeicher können wir den Stromverbrauch für etwa eine halbe Stunde vorhalten. Mehr nicht, weil die Heimspeicher für das Netz nicht verfügbar sind.“

Entsprechende Industrieprojekte entstehen oft in der Nähe von Umspannwerken oder ehemaligen Kraftwerken, um Überschussstrom zu speichern. Zu den wichtigsten bestehenden Batteriespeicher-Projekte zählen in Deutschland, das in Bollingstedt, Schleswig-Holstein, mit einer Leistung von 103,5 Megawatt (MW) und einer Kapazität von 238 Megawattstunden (MWh).

RWE baut an Kraftwerksstandorten wie Lingen und Werne große Batteriespeicher mit einer Leistung von 117 MW. Die LEAG plant einen der größten Batteriespeicher in Deutschland in der Nähe ihrer Kohlekraftwerke. Weitere Projekte in verschiedenen Phasen der Umsetzung finden sich in Hannover Alfeld (geplant sind 275 MWh), Marbach, Baden-Württemberg (100 MW) und Waltrop, Nordrhein-Westfalen (bis zu 1.800 MWh).

Projekte wie Pilze

Aufsehenerregend ist auch das Westfalen-Projekt in Hamm: RWE baut drei Batterieparks mit einer Gesamtkapazität von 600 MW Leistung und 1,2 GWh Speicherkapazität auf dem Gelände des ehemaligen Kohlekraftwerks Westfalen. Die Anlage kann bis zu zwei Stunden maximale Leistung liefern und wird mit einer Investition im mittleren dreistelligen Millionenbereich umgesetzt. Zusammen mit einer bereits 2025 in Betrieb genommenen Anlage erreicht der Standort 1,35 GWh Speicherkapazität.

Darüber hinaus sprießen aktuell neue Projekte wie Pilze aus dem Boden. Der Zubau fällt dynamisch aus, und die Kapazitäten steigen rasant, angetrieben durch sinkende Batteriepreise und die zunehmende Notwendigkeit, das Stromnetz zu stabilisieren. Das haben bis vor kurzem die Atomkraftwerke erledigt. Also werden immer mehr Großspeicher nötig, auch und gerade um die explodierten Energiepreise wieder zu deckeln.

Aktuelle Prognosen gehen davon aus, dass der gesamte Bruttostromverbrauch in Deutschland von derzeit rund 550 Terawattstunden (TWh) auf 650 bis über 750 TWh im Jahr 2030 ansteigen wird. Vor allem die Elektrifizierung von Wärme, Verkehr und Industrie treibt diese Entwicklung stetig voran - und die künstliche Intelligenz (KI), die so viele Daten benötigt, dass auch in Rechenzentren der Stromverbrauch gigantisch ansteigt. Laut dem Borderstep Institut macht das 20 TWh im Jahr 2024 aus, was 4,5 Prozent des Gesamtstromverbrauchs entspricht.

Die Elektrifizierung und die digitale Durchdringung haben Hunger

Bis 2030 wird ein Anstieg auf 25 bis 35 TWh prognostiziert. Dieser schwächt sich durch bessere Kühlung und neue Hardware etwas ab, der Bedarf an erneuerbaren Energien und Netzausbau bleibt aber eine große Herausforderung.

Die Stromnetze in Frankfurt am Main als dem stärksten regionalen Markt sind aktuell beispielsweise stark ausgelastet, eben und gerade durch die hohe Dichte an Rechenzentren. Der Netzanschluss für neue Rechenzentren kann daher zwei bis fünf Jahre dauern. Netzbetreiber wie Tennet und Amprion haben bereits vor Engpässen gewarnt, da die Nachfrage schneller wächst als der Netzausbau.

Verschiedene Arten von Batteriespeicher

Batteriespeicher ist ja nicht gleich Batteriespeicher, es kommen verschiedene Arten chemischer Technologien zum Einsatz: Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) sind die am weitesten verbreitete und dominierende Technologie, sowohl für private Haushalte als auch für Großanlagen. Lithium-Eisenphosphat (LFP) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt (NMC) sind Unterabteilungen davon.

Redox-Flow-Batterien speichern Energie in flüssigen Elektrolyten, die in externen Tanks gelagert werden. Blei-Säure-Batterien sind die ältesten und am besten bewährten Verfahren, die vor allem in Autos als Starterbatterien zum Einsatz kommen.

Weg mit den Notstrom-Dieselgeneratoren!

Neue SLAs geben Batteriespeichern für Rechenzentren eine Chance

Salzwasser-Batterien sind eine neuere Technologie, die als umweltfreundliche Alternative zu Li-Ion- und Blei-Säure-Batterien gilt. Sie besetzen aber noch eine Nische, genau wie Natrium-Ionen-Batterien, die sich erst allmählich zu einer kostengünstigen Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien entwickeln.

Für private Haushalte und die meisten kleineren kommerziellen Anwendungen sind Lithium-Ionen-Batterien wie gesagt die dominierende Wahl, nicht zuletzt aufgrund ihrer hohen Energiedichte, Effizienz und Lebensdauer. Bei Großprojekten zur Netzstabilisierung und zur Langzeitspeicherung kommen zunehmend Redox-Flow-Batterien zum Einsatz, um die Schwächen der Li-Ion-Akkus bei der Skalierbarkeit und Sicherheit zu umgehen.

Anbieter von Batteriespeichern

Der Markt für Batteriespeicher ist weltweit sehr dynamisch und wird von einer Vielzahl von Unternehmen dominiert, die sich in verschiedene Segmente aufteilen: von Herstellern der Batteriezellen selbst über Anbieter von Heimspeichersystemen bis hin zu Großunternehmen, die komplette Kraftwerkslösungen für das Stromnetz liefern.

Hier ein Überblick über die wichtigsten Akteure und Anbieter weltweit, aufgeschlüsselt nach ihren Haupteinsatzbereichen:

Weitere aufstrebende oder spezialisierte Anbieter sind Huawei (China, Digital Power für Off-Grid), Schneider Electric (Frankreich, ESS für Industrie), Powin Energy (USA, Commercial ESS) und EVE Energy (China, Utility-Shipments). Der Markt hat seinen Schwerpunkten auf jeden Fall in Asien, auf das 70 Prozent der Produktion entfallen.

Deutsche Anbieter

Wie oben zu sehen ist, haben gibt es in Deutschland mit Siemens einen ambitionierten Anbieter von großen Stromspeicherlösungen. Das Vorzeigeunternehmen positioniert sich als Systemintegrator, der End-to-End-Lösungen entwickelt, inklusive Hardware, Software, Steuerung und Finanzierung. Die Angebote richten sich vor allem an Energieversorger (Utilities) für Grid-Support und Peaker-Plant-Replacement sowie an große Industrieunternehmen für Peak-Shaving, Backup-Power und Elektrifizierung von Infrastruktur. Siemens nutzt hauptsächlich Lithium-Ion-Technologie und kooperiert mit AES für skalierbare Utility-Scale-Systeme.

Es gibt drei Produktlinien für Utilities und Industrie:

• „Qstor“ umfasst Plant Controls, Enclosures (Core), Battery Management System (BMS), Digital Solutions und Services. Es ist skalierbar von MW bis GW, nutzt Lithium-Ion-Batterien und ist geeignet für Backup-Power, Netzbalancierung und EV-Infrastruktur-Elektrifizierung.

• „BlueVault“ ist ebenfalls Lithium-Ion-basiert, aber speziell für all-electric und hybrid-Anwendungen in maritimen, Offshore- und industriellen Umgebungen ausgelegt.

• „Siestorage“ wird über Siemens Energy vertrieben und offeriert ein Portfolio für Grid-Scale-BESS, das in Kooperation mit Fluence erweitert werden kann. Fluence ist ein Joint Venture von Siemens & AES, das Systeme, mit hoher Energiedichte von 368 kW / 656 kWh bis zu multi-MW anbietet.

Aber auch der deutsche Energieversorger RWE muss hier genannt werden: Er bietet BESS primär für Netzstabilisierung, Integration erneuerbarer Energien und Grid-Resilienz an. Der Konzern positioniert sich nicht als reiner Hersteller von Batteriehardware, sondern als Entwickler, Betreiber und Integrator von großskaligen Speichersystemen, wie weiter oben bereits am Beispiel des Westfalen-Projekts in Hamm gezeigt.

Die Angebote richten sich vor allem an Energieversorger (Utilities) und große Industrieunternehmen, um Überschussstrom aus Wind- und Solaranlagen zu speichern, Spitzenlasten auszugleichen und die Netzsicherheit zu gewährleisten. Dabei kommen vorzugsweise Lithium-Ion-Batterien, zum Beispiel von Tesla Megapack oder Samsung, zum Einsatz.

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Batteriespeicher anstelle von Notstromdiesel im Rechenzentrum

RWE entwickelt und betreibt BESS-Projekte weltweit und strebt bis 2030 eine globale Batteriespeicherkapazität von 6 GW an. Dabei setzt das Unternehmen auf Lithium-Ion-Batterien mit Reaktionsgeschwindigkeiten im Bereich von Sekundenbruchteilen. Aktuell testet man zudem alternative Technologien, so etwa Nickel-Wasserstoff-Batterien von EnerVenue in einer Pilotanlage in Milwaukee, USA.

Die Sonnen GmbH

Die Sonnen GmbH ist ebenfalls ein weltweit agierender Batterieproduzent aus Deutschland, der sich mittlerweile im Besitz von Shell befindet. Bis 2016 lag der Fokus auf residentialen Systemen wie die „sonnenBatterie“ für Privathaushalte, seitdem hat sich das Angebot auf den Commercial- und Industrial-Sektor (C&I) sowie Utility-Anwendungen ausgedehnt.

Der Schwerpunkt liegt dabei auf Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)-Batterien, die für hohe Temperaturbeständigkeit, lange Lebensdauer mit bis zu 10.000 Zyklen und Kobaltfreiheit bekannt sind. Die Systeme sind modular aufgebaut, AC-gekoppelt und mit integrierten Wechselrichtern, Power-Management-Software und Zählern für Verbrauch, PV-Produktion und Netzeinspeisung ausgestattet.

• Speziell für Geschäfts- und Industrieanwendungen ist das „ecoLinx 100“-System gedacht, es ist stack-bar und indoor-rated und kommt mit modularer Erweiterung in 10-kWh-Schritten bis zu mehreren hundert kWh.

• Die „sonnenBatterie pro“ ist ein All-in-One-Smart-Energy-Management-System, modular skalierbar von 18 kW / 24 kWh bis 90 kW / 240 kWh, von dem weltweit bereits mehrere zehntausend Einheiten installiert sind.

• Für die Kooperation mit Energieversorgern ist „sonnenConnect“ gedacht, dabei kommt eine Virtual Power Plants (VPP)-Technologie zum Einsatz, die Tausende von Batterien zu einem virtuellen Kraftwerk vernetzt. Eine Expansion auf Utility-Scale-Projekte ist in Planung.

Die Terra One und VoltStorage GmbH

Terra One ist Start-up aus Berlin, das erst vor wenigen Jahren von Tony Schumacher, Thomas Antonioli und Malte Herberg gegründet wurde. Es kombiniert Batteriespeichertechnologie mit KI und Machine Learning (ML), um Speicheranlagen autonom zu steuern und am Energiemarkt zu handeln.

Im Portfolio finden sich Lösungen entlang der gesamten Value Chain für Batteriespeicher, von der Projektentwicklung über das Asset Management und eine KI-basierte Trading-Plattform, die basierend auf Vorhersagen von Preisbewegungen auf europäischen Energiemärkten Batterien autonom lädt und entlädt.

Die VoltStorage GmbH entwickelt Alternativen zu Lithium-Batterien. Gegründet 2016 in München von Jakob Bitner, Felix Kiefl und Michael Peither, betreibt es mittlerweile die größte Flotte solcher Systeme weltweit und konzentriert sich auf Long-Duration Energy Storage (LDES) für Wind- und Solaranlagen.

Kerntechnologie sind Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB) und die Iron-Salt-Battery (ISB), die Eisen und Salz nutzt. Ab 2025 plant das Unternehmen Utility-Scale-ISB-Deployment.

Reichlich Auswahl

Das sind lediglich die vier vermeintlich wichtigsten Anbieter mit Stammsitz in Deutschland. Der Markt umfasst Hersteller, Systemintegratoren, Entwickler und Dienstleister, die sich auf Lithium-Ion-, Flow- oder alternative Technologien konzentrieren. Viele bieten skalierbare Lösungen für Utilities, Industrie und Gewerbe an, inklusive Software für Optimierung und VPP-Integration (Virtual Power Plants).

Der Markt ist dank der „Energiewende“ extrem dynamisch und umfasst über 70 Firmen. Die wichtigsten expliziten Anbieter für BESS-Produkte oder -Dienste finden sich in der folgenden Liste:

Viele der genannten Unternehmen kombinieren BESS mit PV oder Wind, um hybride Anlagen zu schaffen. So auch die DTM Group, Rechenzentrumsplaner, bauer und -betreiber.

Anwendungsbeispiel: Batteriespeicher für das Rechenzentrum von DTM

Die DTM Group hat bereits vor zwei Jahren an ihrem Firmensitz in Meckenbeuren und an zwei ihrer Rechenzentren Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) in Betrieb genommen, um sich mit erneuerbarem Strom zu versorgen. Die Anlagen hat eine Gesamtleistung von 167,5 kW. Ergänzt wird sie durch ein intelligentes Energiemanagementsystem, das mit einem 48 kW-Pufferspeicher verbunden ist.

Neue Wege in der Energieversorgung von Datacenter

Durchgerechnet: Photovoltaik für Rechenzentren

Was sind netzdienliche Verbraucher?

Rechenzentren sind Hemmschuh und/oder Helden der Energiewende

Die Kapazität der beiden „Tesvolt TS 48V“-Batterien liegt bei je 24 kWh, sie verwenden verwendet Zellen von Samsung SDI. Das lokale Energie-Management wird mit der Hardware von Loxone gemacht und mit Vaiking gesteuert. Die PV-Anlagen versorgen die Lager- und Bürogebäude sowie zwei Rechenzentren und acht E-Ladestationen mit sauberem Strom aus erneuerbaren Quellen, und zwar zu 100 Prozent, wie DTM gegenüber DataCenter-Insider erklärte.

Dieses Projekt ist ein Beispiel dafür, wie Unternehmen in der Rechenzentrumsbranche zunehmend auf eigene, dezentrale Stromerzeugung setzen, um ihre Betriebssicherheit zu erhöhen und gleichzeitig einen Beitrag zur Energiewende zu leisten.

Sind BESS wirklich die Lösung?

Energie- und Rechenzentrumsexperte Reveman hadert jedoch mit den Speichern. Sie könnten Projekte wie die von der DTM Group sinnvoll unterstützen, sind seiner Meinung nach aber nie in der Lage, „Fehler der Energiepolitik auszugleichen“.

Das Problem seien nicht die Stromnetze, sondern die Kraftwerkskapazitäten: „Deutschland ist der drittgrößte Nettostromimporteur in Europa. Momentan verstromen wir etwa 10.000 Tonnen Braunkohle pro Stunde, um Stromausfälle zu vermeiden, außerdem große Mengen an Steinkohle und Gas. Die Klimaziele setzen voraus, dass wir fossile Kraftwerke abschalten.“

Im Ausland würden die Hyperscaler in Kernkraft investieren, aber in Deutschland wolle davon niemand etwas wissen. „Wir werden deshalb mit große KI-Rechenzentren scheitern, leider“, so Reveman. „Mit BESS retten wir die Energiewende nicht. Mit BESS können wir die Probleme etwas glätten, mehr nicht. Es geht um Sekunden, Minuten und höchsten ein paar extrem teure Stunden.“

Er sieht BESS ausschließlich geeignet als Backup für die eigene Infrastruktur, nicht aber als eine netzdienliche Infrastruktur. Sein Fazit: „Es ist ein extrem teurer Hype.“

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