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Viele Fabriken, Gewerbe-Parkplätze, Industrieparks, Logistikzentren und Elektrofahrzeug-Ladestationen erwägen solar-Carport-Systeme diese Lösung, um sauberen Strom zu erzeugen und gleichzeitig den bestehenden Parkraum effizienter zu nutzen.
Doch vor Beginn eines Projekts stellt sich häufig eine wichtige Frage:
Benötigt ein Solar-Carport eine Batteriespeicheranlage?
Mit der rasanten Entwicklung integrierter solar- + Speicher- + Elektrofahrzeug-Ladesysteme , kann die Hinzufügung eines Batterie-Energiespeichersystems (BESS) Vorteile wie Lastspitzenbegrenzung, Strompreis-Arbitrage nach Tageszeit, Notstromversorgung und verbesserten Eigenverbrauch des Solarstroms bieten.
Allerdings erhöht die Energiespeicherung auch die anfängliche Investition und stellt zusätzliche Anforderungen an Batteriesicherheit, Brandschutz, Lüftung, Betrieb und Wartung.
Therefore, eine Batteriespeicheranlage ist keine Standardanforderung für jedes Solar-Carport-Projekt. Sie sollte entsprechend dem Strombedarf des Standorts, der Netzkapazität, der Stromtarifstruktur, den Anforderungen an das Elektrofahrzeug-Laden und den Investitionszielen ausgewählt werden.
Diese Anleitung erläutert, wann ein Solar-Carport effizient ohne Batterien betrieben werden kann, wann solar-Carport-Batteriespeicher wertschöpfend werden, wie sich beide Konfigurationen vergleichen lassen und welche Faktoren bei der Bewertung der Projektrentabilität zu berücksichtigen sind.
Asolar-Carport-System kombiniert eine Parkstruktur mit photovoltaischer Stromerzeugung.
Solarpanels werden auf dem Dach des Carports installiert, um Strom zu erzeugen, während die Struktur Fahrzeugen Schatten und Regenschutz bietet.
Ein typisches kommerzielles Solar-Carport-System kann Folgendes umfassen:
Solar-Carport-Struktur
Solar-PV-Module
Netzgekoppelter oder hybrider Wechselrichter
Wechselstrom/Gleichstrom-Verteilungsausrüstung
Ev Lade stations
Überwachungssystem
Optionales Batterie-Energiespeichersystem
Während des Tages kann Solarenergie direkt an Fabrikanlagen, Bürogebäude, Gewerbeobjekte oder Elektrofahrzeug-Ladestationen geliefert werden.
Wenn die Stromerzeugung die aktuelle Nachfrage am Standort übersteigt, kann der überschüssige Strom ins Netz eingespeist werden, sofern dies durch lokale Netzvorschriften und die Anschlussbedingungen des Projekts zugelassen ist.
Eine herkömmliche Solarcarport-Anlage ohne Batteriespeicher ist daher vorrangig ein solarenergieerzeugungs- und Direktverbrauchssystem .
Abatteriespeichersystem (BESS) fungiert als elektrische Pufferstelle zwischen Solarenergieerzeugung, Netz und den elektrischen Verbrauchern am Standort.
In Zeiten, in denen die Solarenergieerzeugung die Nachfrage übersteigt, kann überschüssiger Strom in Batterien gespeichert werden.
Der gespeicherte Strom kann dann abgegeben werden, wenn:
Die Solarenergieerzeugung gering ist
Die Strompreise hoch sind
Die Nachfrage nach Elektrofahrzeug-Ladung steigt
Die Netzkapazität ist begrenzt
Eine Notstromversorgung ist erforderlich
Eine typische integrierte solar- + Speicher- + Elektrofahrzeug-Ladeanlage konfiguration folgende Komponenten:
PV-Module → Hybrid-Wechselrichter / PCS → LiFePO4-Batteriespeicher → Elektrofahrzeug-Ladegeräte + Gebäudeverbraucher + Netz
Diese Konfiguration bietet mehr Flexibilität als eine konventionelle Solar-Carport-Anlage, doch die zusätzliche Ausrüstung erhöht auch die Systemkomplexität und die Investitionskosten.
Es gibt keine universelle Antwort.
Für viele konventionelle gewerbliche und industrielle Projekte kann ein Solar-Carport ohne Batteriespeicher die kostengünstigste Lösung sein .
Für Projekte mit Hochleistungs-EV-Ladung, begrenzter Transformatorleistung, erheblichen Unterschieden zwischen Spitzen- und Niedertarifstrompreisen oder Anforderungen an Notstromversorgung kann die Ergänzung durch Batteriespeicher einen deutlich höheren Nutzen bringen.
Die Entscheidung sollte auf den konkreten Projektbedingungen beruhen und nicht einfach dem Trend folgen, Energiespeicher zu installieren.
Fabriken, Bürogebäude, Industrieparks und Gewerbeobjekte weisen häufig einen erheblichen Stromverbrauch während des Tages auf.
Wenn der größte Teil des von der Solar-Carport-Anlage erzeugten Stroms unmittelbar verbraucht werden kann, lässt sich eine hohe Eigenverbrauchsquote für Solarenergie auch ohne Batterien erreichen.
Beispielsweise kann eine Fabrik Solarenergie direkt nutzen für:
Produktionsausrüstung
Klimaanlage
Beleuchtung
Büroausstattung
Pumpen
MASCHINEN
Laden von Elektrofahrzeugen
In diesem Fall bringt die Ergänzung durch eine Batterie möglicherweise nur einen geringen zusätzlichen wirtschaftlichen Nutzen.
Solar-PV + netzgekoppelter Wechselrichter + Verbraucher + EV-Ladegeräte
Wenn der Standort über eine zuverlässige Netzanschlussverbindung verfügt und Stromausfälle selten sind, besteht möglicherweise nur ein geringer Bedarf an Batterien für die Notstromversorgung.
Die ausschließliche Ergänzung eines Energiespeichersystems für Notstromzwecke könnte die anfängliche Investition erheblich erhöhen, ohne ausreichende zusätzliche Erträge zu generieren.
Dies ist insbesondere für städtische Gewerkeparkplätze und moderne Industrieparks mit zuverlässiger Netzinfrastruktur relevant.
Batteriespeicher können zusätzlichen wirtschaftlichen Nutzen generieren, indem sie bei niedrigen Strompreisen laden und bei hohen Strompreisen entladen.
Ist jedoch die Differenz zwischen Spitzen- und Niedertarifstrompreisen gering, reichen die potenziellen Einsparungen möglicherweise nicht aus, um folgende Faktoren zu kompensieren:
Batterieinvestition
Batterieverschleiß
Energieumwandlungsverluste
Betrieb und Wartung
Brandschutzausrüstung
Systemabschreibung
In solchen Fällen kann ein reiner Solarcarport eine bessere Rendite erzielen.
Wenn die Parkanlage hauptsächlich Standard-AC-EV-Ladegeräte nutzt, ist die Ladeleistung im Allgemeinen niedriger und stabiler als bei DC-Schnellladegeräten.
Beispielsweise kann ein Solarcarport an einem Standort mit nur einer begrenzten Anzahl von AC-Ladestationen während der Tagesstunden einen erheblichen Teil des Ladebedarfs direkt decken.
In diesem Szenario ist eine Batteriespeicherung möglicherweise nicht erforderlich.
Energiespeicherung wird deutlich wertvoller, wenn das Projekt eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist.
Eine der wichtigsten Anwendungen kommerzieller Batteriespeicher ist stromarbitrage nach Tageszeit .
Das Grundprinzip lautet:
Laden während der Niedertarifzeiten → Entladen während der Hochtarifzeiten
Solarstrom, der tagsüber erzeugt wird, kann ebenfalls gespeichert und später genutzt werden, wenn die Strompreise höher sind.
Je größer die Strompreisdifferenz und je vorhersehbarer das Lastprofil des Standorts ist, desto höher ist der potenzielle wirtschaftliche Nutzen einer Batteriespeicheranlage.
Die tatsächliche Amortisation hängt jedoch von den lokalen Stromtarifen, den Batteriekosten, dem Lade- und Entlade-Wirkungsgrad, der Batterie-Zyklenlebensdauer sowie der Betriebsstrategie ab.
Bestehende Fabriken und Parkanlagen verfügen manchmal über Transformatoren, die nahe ihrer maximalen Leistungsfähigkeit betrieben werden.
Durch den Einbau leistungsstarker EV-Ladestationen kann die maximale elektrische Leistungsaufnahme des Standorts stark ansteigen.
Beispiel:
Bestehende Last + EV-Schnellladelast > Verfügbare Transformatorleistung
Anstatt den Transformator unverzüglich zu ersetzen, kann ein Batterie-Energiespeichersystem kurzfristig zusätzliche Leistung bei hoher Nachfrage bereitstellen.
Die Batterie deckt einen Teil der Spitzenlast ab, während das Stromnetz die restliche Leistung bereitstellt.
Diese Strategie ist allgemein bekannt als lastspitzenabschneidung .
Sie kann potenziell folgende Faktoren senken:
Kosten für den Transformatorausbau
Spitzenlast
Risiko einer Netzüberlastung
Leistungsbezogene Netzentgelte
Gleichstrom-Schnellladesäulen können eine sehr hohe momentane Leistungsanforderung erzeugen.
Ein Parkplatz mit mehreren gleichzeitig betriebenen Schnellladesäulen kann erhebliche Lastspitzen erfahren.
Eine Solarcarport-Anlage mit Batteriespeicher kann koordinieren:
Solarenergieerzeugung + Batteriespeicherung + Netzstrom + Elektrofahrzeug-Ladung
Das Energiemanagementsystem kann die Leistung dynamisch zwischen diesen Quellen zuweisen.
Dies macht integrierte solar-Carport-Batteriespeicherung für die Elektrofahrzeug-Ladung besonders attraktiv für:
Logistikparks
Bus-Ladestationen
Fuhrparkdepots
Raststätten an Autobahnen
Kommerzielle Elektrofahrzeug-Ladezentren
Große öffentliche Parkplätze
Einige gewerbliche und industrielle Anlagen benötigen eine kontinuierliche Stromversorgung für kritische Lasten.
Beispiele hierfür sind:
Überwachung der Sicherheit
Kommunikationsgeräte
Brandschutzsysteme
Notbeleuchtung
Serverausrüstung
Kritische Büroausstattung
Unverzichtbare Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (EV)
Ein korrekt konfiguriertes Batteriespeichersystem kann bei Netzausfall Notstrom bereitstellen.
Die tatsächliche Notstromfähigkeit hängt von der Wechselrichterarchitektur, der Batteriekapazität, dem Umschalt-System und den Anforderungen der kritischen Lasten vor Ort ab.
Entfernte Industrieparks, Vorort-Parkanlagen und einige große gewerbliche Standorte stoßen möglicherweise bei der Einspeisung neuer Solar- oder EV-Ladeleistungen ins bestehende Netz an Grenzen.
Falls das Netz nicht sämtlichen überschüssigen Solarstrom aufnehmen kann, ermöglicht die Batteriespeicherung die Zwischenspeicherung eines Teils dieses Überschusses für die spätere Nutzung.
Dies kann die Eigenverbrauchsquote der Solaranlage erhöhen und die Solareinspeisungsbeschränkung (Curtailment) verringern.
| Artikel | Solar-Carport ohne Speicher | Solar-Carport mit Batteriespeicher |
|---|---|---|
| Erste Investition | Niedriger | Höher |
| Systemkomplexität | Niedrig | Mittel bis hoch |
| Betrieb und Wartung | Einfach | Komplexer |
| Eigenverbrauch der Solarenergie | Hängt von der Last tagsüber ab | Kann erhöht werden |
| Lastspitzenabschneidung | No | Ja |
| Zeitbasierter Arbitragehandel | Eingeschränkt | Ja |
| Notstrom | No | Ja |
| Hochleistungs-EV-Laden | Eingeschränkt | Sehr gut geeignet |
| Unterstützung der Transformator-Kapazität | Eingeschränkt | Ja |
| Batteriewechsel | Nicht erforderlich | Erforderlich über die gesamte Systemlebensdauer |
| Anforderungen an den Brandschutz | Relativ einfach | Anspruchsvoller |
| Am besten geeignet für | Konventionelle kommerzielle Projekte | Projekte mit hoher Last und hohem Bedarf |
Der Vergleich zeigt, dass keine der beiden Konfigurationen universell besser ist.
Die optimale Lösung hängt von den tatsächlichen elektrischen und wirtschaftlichen Gegebenheiten des Standorts ab.
PV-Module → netzgekoppelter Wechselrichter → Netz / Gebäudeverbraucher / AC-EV-Ladegeräte
Kleine und mittelgroße Parkplätze
Werkparkplätze
Bürogebäude
Industrieparks
Stabile Netzumgebungen
Standorte mit starkem Strombedarf tagsüber
Projekte, die hauptsächlich Wechselstrom-Ladung mit niedriger Leistung nutzen
Projekte mit begrenzten Investitionsbudgets
Niedrigere Anfangsinvestitionen
Einfache Systemarchitektur
Einfache Installation
Geringere Wartungsanforderungen
Keine Batteriealterung
Geringere Komplexität im Bereich Brandschutz
Kürzere mögliche Amortisationsdauer
PV-Module → Wechselrichter / Hybrid-Wechselrichter → LiFePO4-Batteriespeicher → intelligente E-Ladestationen + Verbraucher + Netz + Notstromverbraucher
Große E-Ladestationen
DC-Schnellladekluster
Logistikparks
Bus-Ladestationen
Industrieanlagen mit begrenzter Transformatorleistung
Standorte mit erheblichen Unterschieden zwischen Spitzen- und Niedertarifstrompreisen
Anlagen, die eine Notstromversorgung benötigen
Standorte mit begrenzter Netzanschlusskapazität
Lastspitzenabschneidung
Stromarbitrage nach Tageszeit
Höherer Eigenverbrauchsanteil des erzeugten Solarstroms
Verringerte Belastung der Netzkapazität
Fähigkeit zur Notstromversorgung
Bessere Unterstützung für schnelles Laden von Elektrofahrzeugen (EV)
Größere Flexibilität im Energiemanagement
Höhere Anfangsinvestition
Batterieverschleiß
Zusätzlicher Wartungsaufwand
Anforderungen an den Brandschutz
Zusätzlicher Installationsraum
Komplexeres Energiemanagement
Die Amortisationsdauer einer Solarcarport-Anlage mit Batteriespeicher lässt sich nicht allein anhand der Batteriekapazität bestimmen.
Eine ordnungsgemäße Projektbewertung sollte mindestens die folgenden Faktoren berücksichtigen:
PV-Anlagenkapazität
Lokale solare Einstrahlung
Jährliche Betriebsstunden
Erwartete jährliche Stromerzeugung
Strombedarf tagsüber
Strombedarf in der Nacht
Jährlicher Stromverbrauch
Anteil des Eigenverbrauchs aus Solarstrom
Anzahl der Ladestationen
AC- oder DC-Ladung
Nennleistung des Ladegeräts
Tägliche Ladesitzungen
Gleichzeitige Laderate
Transformatorleistung
Netzanschlusskapazität
Leistungsbezogene Netzentgelte
Kosten für die Netzverstärkung
Spitzenstrompreis
Mittellaststrompreis
Niedriglaststrompreis
Stromtarif mit Zeitstaffelung
Batteriekapazität
Leistung bei PCS
Round-Trip-Effizienz
Lebensdauer
Betriebstemperatur
Garantiezeitraum
Zum Beispiel eine gewerbliche Parkanlage mit:
Solarcarport: 500 kW
Batteriespeicher: 500 kWh
Elektrofahrzeug-Ladestationen: Mehrere Wechselstrom- und Gleichstrom-Ladegeräte
Tägliche Solarenergieerzeugung: ca. 2.000 kWh
Jährliche Betriebstage: ca. 330 Tage
Der jährliche wirtschaftliche Nutzen des Projekts kann aus mehreren Quellen stammen:
1. Einsparungen durch Solarstrom
Strom, der durch das PV-System erzeugt und direkt vor Ort verbraucht wird, verringert den Strombezug aus dem Netz.
2. Batterie-Peakshaving
Die Batterie deckt einen Teil der Spitzenlast des Standorts ab und reduziert die Netzbelastung während Hochlastzeiten.
3. Zeitabhängige Strompreisarbitrage
Die Batterie kann zu kostengünstigeren Tarifzeiten laden und zu teureren Tarifzeiten entladen, je nach lokalen Stromtarifen.
4. Gesenkte Kosten für Transformatorkapazitätserweiterungen
Wenn die Batterie Spitzenlasten beim Laden von Elektrofahrzeugen (EV) wirksam steuern kann, lässt sich möglicherweise der Bedarf an teuren Erweiterungen der Transformatorleistung reduzieren oder hinauszögern.
5. Wert als Notstromversorgung
Wo eine Notstromversorgung erforderlich ist, kann die Batterie zusätzlichen betrieblichen Nutzen stiften, der sich nicht unmittelbar in Stromkosteneinsparungen niederschlägt.
Daher:
Gesamtnutzen pro Jahr = Einsparungen durch Solarstrom + Arbitrage durch Energiespeicher + Einsparungen bei Leistungspreisen + Weitere Energievorteile
Und:
Geschätzte Amortisationsdauer = Gesamtprojektinvestition ÷ Jährlicher Nettovorteil
Die tatsächliche Amortisationsdauer sollte unter Verwendung lokaler Strompreise, lokaler Solargenerationsdaten, Batteriekosten, Ladeanforderungen, Finanzierungsbedingungen und geltender Netzregelungen berechnet werden.
Es wird daher empfohlen, vor der Auswahl der Batteriekapazität ein projektspezifisches Finanzmodell zu erstellen.
Verwenden Sie den folgenden Leitfaden für eine vorläufige Bewertung:
Der Stromverbrauch tagsüber hoch ist
Das Stromnetz stabil ist
Die Strompreise nur geringe Unterschiede zwischen Spitzen- und Niedertarifzeiten aufweisen
Die meisten E-Fahrzeug-Ladevorgänge Wechselstrom-Langsamladen sind
Die Transformatorleistung ist ausreichend
Eine Notstromversorgung ist nicht erforderlich
Das Projekt verfügt über ein begrenztes Investitionsbudget
Empfohlene Lösung: Solarenergie (PV) + Netzgekoppelter Wechselrichter + Elektrofahrzeug-Ladestation
Gleichstrom-Schnellladen weit verbreitet ist
Die Transformatorleistung ist unzureichend
Die Spitzenlast ist hoch
Die Preisunterschiede zwischen Hoch- und Niedertarif sind erheblich
Eine Notstromversorgung ist erforderlich
Die Netzanschlusskapazität ist begrenzt
Überschüssiger Solarstrom kann nicht vollständig verbraucht oder ins Netz eingespeist werden
Empfohlene Lösung: Photovoltaik + Batteriespeicher + Elektrofahrzeug-Ladestation
Ein Energiespeicher ist nicht automatisch für jeden Solarcarport wirtschaftlich sinnvoll.
Sein wirtschaftlicher Nutzen hängt vor allem ab von:
Lastprofil
Stromtarif
Nachfrage nach Elektrofahrzeug-Ladung
Netzkapazität
Investitionskosten für die Batterie
Nutzungsrate der Batterie
Bei vielen herkömmlichen gewerblichen Projekten kann der Einbau einer Batterie ohne ausreichende Lastspitzenreduzierung oder Arbitrage-Möglichkeiten die Amortisationsdauer sogar verlängern.
Batterie-Energiespeichersysteme erfordern geeignete Sicherheitsmaßnahmen.
Außenstehende Energiespeicherschränke sind gemäß den geltenden lokalen Vorschriften und Projektanforderungen zu konzipieren, darunter:
Belüftung
Temperaturregler
Brandschutz
Elektrotechnischer Schutz
Sicherheitstrennung
Notaus
Überwachung
Die anwendbaren Brand- und Elektrovorschriften sind vor Baubeginn mit qualifizierten lokalen Fachleuten und Behörden zu bestätigen.
Eine größere Batterie bedeutet nicht zwangsläufig ein besseres Projekt.
Überdimensionierte Energiespeicherung kann zu folgenden Nachteilen führen:
Geringe Batterienutzung
Höhere Anfangsinvestition
Längere Amortisationsdauer
Unnötige Geräteleistung
Die Batteriekapazität sollte bestimmt werden gemäß:
Solarüberschuss + Elektrofahrzeug-Ladebedarf + Lastprofil + Stromtarif + Netzkapazität
Eine kleine Anzahl von AC-Ladegeräten rechtfertigt im Allgemeinen kein großes Batteriesystem.
Im Gegensatz dazu können mehrere hochleistungsfähige DC-Ladegeräte erhebliche Spitzenlasten erzeugen, wodurch die Speicherung mit Batterien deutlich wertvoller wird.
Daher sollte das Ladeprofil vor der Auswahl des Energiespeichersystems analysiert werden.
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