Die Energiewende schreitet voran, und innovative Lösungen sind gefragter denn je. Die Upside Group, ein Pionier der Batteriespeicherbranche, spielt hier eine Schlüsselrolle. Seit über einem Jahrzehnt plant, baut und betreibt das Unternehmen leistungsstarke Batteriespeicher und setzt dabei auf Flexibilität und einen innovativen Technologiemix aus Blei- und Lithiumspeichern. Prof. Rico Wojanowski, Mitbegründer der Upside Group und Professor für Umweltlogistik, gibt Einblicke in das Kooperationsprojekt BMSmart und erklärt die Herausforderungen der Branche sowie die Bedeutung intelligenter Speicherlösungen für eine nachhaltige Energiezukunft.
Sie sind Mitgründer der Upside Group, einem Unternehmen in der Batteriespeicherbranche, und Professor für Umweltlogistik. Wie hat sich Ihr Weg aus dem Feld der Logistik in die Batteriespeicherbranche ergeben?
Der Weg ist nicht weit. In der Logistik geht es darum, das richtige Produkt zur richtigen Zeit an den richtigen Ort zu bringen – genauso in der Energiewirtschaft, besonders bei Batteriespeichern. Hier müssen Tonnen von Material, z. B. bei Bleispeichern, fristgerecht bewegt werden, um Projekte termingerecht umzusetzen. Auch im Betrieb eines Batteriespeichers geht es darum, zur richtigen Zeit in den richtigen Märkten präsent zu sein und Strom zu speichern. Im normalen Verständnis der Energiewirtschaft gibt es einen solchen Speicher nicht, da immer die Gleichzeitigkeit von Erzeugung und Verbrauch betrachtet wird. Mit der Batterie bringen wir ein neues Element oder einen neuen Pfeiler in die Energiewirtschaft, die genau dieses Ein- und Auslagern von Energie als Komponente beinhaltet. Und das Ganze kommt der Logistik sehr nahe.
Welches Ziel verfolgt die Upside Group?
Die Upside Group entstand als Spin-off eines großen Solarunternehmens, das schon Anfang der 2010er Jahre Batteriespeicher als zukunftsweisend erkannte. 2010 als 3‑Personen-Unternehmen gegründet, lag der Fokus von Beginn an auf Lösungen für die Herausforderungen erneuerbarer Energien. Für uns war klar, dass es nicht darum geht, möglichst viele Solaranlagen zu installieren und zu hoffen, dass das im Netzverbund funktioniert. Schnell wurde zudem deutlich, dass Batteriespeicher heute noch keine saisonale Speicherung ermöglichen, sondern sich auf kurzfristige Energiespeicherung beschränken. Seit 10 Jahren plant, finanziert, baut und betreibt nun die Upside Group stationäre Batteriespeicher mit einer Leistung von mehreren Dutzend Megawatt Leistungs- und Speichervolumen.
Wie viele Megawatt umfassen die Batteriespeicher der Upside Group, und wie viele wurden durch sie erbaut?
Insgesamt haben wir im Laufe der Zeit über 80 Megawatt selbst gebaut, von denen die meisten von Anfang an selbst betrieben. Heute verwalten wir ein Portfolio von über 100 Megawatt mit 160 Megawattstunden Speicherkapazität.
Können Sie uns einen Überblick über die Bedeutung von Regelleistungsmärkten geben und wo die Upside Group darin einzuordnen ist?
Regelleistungsmärkte sind ein sehr spannendes Produkt in der Energiewirtschaft. Sie gleichen die Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage im Stromnetz aus. Das heißt, wenn an einer Stelle die Nachfrage stärker steigt als prognostiziert, muss an anderer Stelle das Angebot erhöht werden. Dies geschieht natürlich immer mit einer gewissen Zeitverzögerung. Schon in der traditionellen Energiewirtschaft mit zentralen Erzeugern und dezentralen Verbrauchern war es eine Herausforderung, dieses Gleichgewicht zu halten. Hier kommt die nötige Steuerungskomponente ins Spiel.
Kurzfristige Bedarfe werden anhand der Frequenz im Netz gemessen: Weicht sie vom Normwert 50 Hertz ab, liegt ein Ungleichgewicht vor, das ausgeglichen werden muss. Bei zu viel Energie im Netz muss diese reduziert werden – ein idealer Einsatz für Batteriespeicher. Sie sind in der Kurzzeitspeicherung sehr effizient und reagieren dank elektronisch gesteuerter Wechselrichter viel schneller als herkömmliche Kraftwerke. Was früher Braunkohlekraftwerke leisteten, übernehmen heute also Batteriespeicher.
Der größte Vorteil von Batteriespeichern ist, dass sie dabei kein CO2 ausstoßen und sozusagen gebrauchten Strom wiederverwenden, was zu messbarer Einsparung führt, da Kohle, Gas oder Öl nicht mehr nötig sind. Diese Technologie begeisterte die Upside Group, weshalb wir früh in die Regelleistungsmärkte einstiegen und zu den ersten Anbietern von Batteriespeichern zählten. Regelleistung gibt es in verschiedenen Formen, und der Einstieg in diesen Markt lohnt sich. Mit unserer Erfahrung in Primär- und Sekundärregelleistung, unserer Flexibilität im Multi-Use der stetigen Optimierung der Batterien können wir im Viertelstundentakt Anwendungen wechseln und sehen uns somit als führenden Anbieter.
Welchen Mehrwert haben die Batteriespeicher für Endverbraucher?
Batteriespeicher haben viele Anwendungen, die der Endverbraucher indirekt bemerkt, besonders unsere Großspeicher in der Regelleistung. Sie verhindern Ungleichgewichte im Netz, etwa bei Prognosefehlern oder Ausfällen von Erzeugern oder Übergabepunkten, die sich als Frequenzschwankungen zeigen. Unsere Speicher sichern die Versorgung ab und ersetzen sukzessive wegfallende Verbrennungsanlagen. Mit jedem abgeschalteten Kohlekraftwerk müssen Batteriespeicher aktiver werden, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Darüber hinaus bieten Batteriespeicher weitere Vorteile, wie reduzierte Netzentgelte, da z. B. kein neuer Trafo für zusätzliche Verbraucher nötig ist.
Ein wichtiger Vorteil für Endverbraucher ist die Erhöhung des Eigenverbrauchs durch einen eigenen Batteriespeicher, etwa in der Garage. So kann der selbst erzeugte Solarstrom genutzt werden. In den letzten Jahren gab es einen Boom, der mit Großspeichern begann. Durch Skaleneffekte wurden Batterien günstiger, sodass heute die Chance besteht, dass wettbewerbsfähige Heimspeicher angeboten werden können.
Wie aufgeführt, ist die Upside Group ein führender Anbieter von Großspeichern. Dabei umfasst die Upside Group Bleispeicher als auch Lithiumspeicher. Warum konzentrieren sie sich auf beide Technologien und nicht nur auf eine der beiden?
Für uns ist es wichtig, dass eine Technologie zuverlässig und robust ist und über viele Jahre in einem Großspeicher gut funktioniert. Dabei haben sich Lithium- und Bleitechnologien als die besten Optionen herausgestellt. Es ist entscheidend, die Vor- und Nachteile der Technologien zu kennen und sie in der jeweiligen Marktsituation richtig einzusetzen. Daher setzen wir frühzeitig auf einen Technologiemix und betreiben sowohl Bleispeicher als auch Lithiumspeicher in einem virtuellen Kraftwerk. Dieses optimiert die Vorteile der beiden Technologien und ermöglicht eine flexible Anpassung an die Marktbedingungen. Der richtige Mix ist entscheidend, da die Energiemärkte zu dynamisch sind, um sich nur auf eine Technologie zu konzentrieren. Sowohl Blei- als auch Lithiumspeicher haben weiterhin ihre Berechtigung und tragen zur Optimierung und Preisgestaltung unseres Pools bei.
Wie ist die Upside Group zu NOVUM gelangt, welche Ziele verfolgte das BMSmart-Projekt und wie konnten diese erreicht und umgesetzt werden?
Insbesondere bei Lithium-Speichern ist es herausfordernd, genau zu bestimmen, was im Inneren der Zelle geschieht. Es ist entscheidend, Temperaturen, Spannungsfenster und die Dekalibrierung zu überwachen, um eine Deviation der Zellspannungen zu vermeiden. Daher haben wir uns die Frage gestellt: Was passiert im Inneren einer Lithiumzelle? Diese Frage war besonders relevant für unseren ersten Lithiumspeicher, da es sich um eine langfristige Investition handelte. Der Zugang zu relevanten Messwerten wie Spannung und Temperatur war vor zehn Jahren für viele Batteriemanagementsysteme (BMS) noch nicht selbstverständlich.
Durch unseren langjährigen Vertriebspartner LEAG sind wir auf NOVUM gestoßen. Sie standen vor ähnlichen Herausforderungen und Investitionsentscheidungen wie wir. Gemeinsam sind wir im Forschungsprojekt BMSmart aktiv. NOVUM bietet umfassende Batterienanalyse und ist der passende Kooperationspartner, um unsere Fragen zu klären.
Für das BMSmart-Projekt haben wir neben LEAG, Upside Group und NOVUM auch die TU Dresden ins Boot geholt. Dies ist besonders wertvoll, da sie untersucht, wie eine Zelle in 10.000 Wiederholungen interagiert. Bisher wurde die Hochskalierung sehr pauschal betrachtet, obwohl die Interaktion zwischen Batteriemodulen und ‑zellen entscheidend ist. Eine defekte Zelle kann das gesamte System beeinträchtigen. Ziel des Projekts ist es, diese Zellen zu isolieren, zu behandeln und zu heilen. Wir müssen das Zusammenspiel der Zellen verstehen, um den Zustand der Batterien zu überwachen, insbesondere am Standort Dresden, wo ein 12-Megawatt-Batteriespeicher umgesetzt wird.
Dank der Zusammenarbeit mit NOVUM konnten wir viele Fragen klären und wichtige Erkenntnisse gewinnen. Wir haben gelernt, wie die Batterie als Speichersystem aus einzelnen Elementen besteht und wie diese Elemente sich gegenseitig beeinflussen. Ein Beispiel ist das SOC-Management (State of Charge), dessen genaue Bestimmung bei Lithium-Batterien kompliziert ist. Der SOC-Wert zeigt den Ladezustand einer Batterie auf und wird häufig geschätzt. Er hängt von verschiedenen Bedingungen ab – z. B. ist die Batterie kalt oder warm, wurde sie vorher behandelt und welchen Gesundheitszustand, also SOH-Wert (State of Health), hat sie. Um den genauen Zustand der Batterie zu erfassen, ist eine präzise Bestimmung des SOC erforderlich, beispielsweise durch die Impedanzspektroskopie sowie KI-gestützte Analysen großer Datenmengen. NOVUM ist in diesem Bereich führend und hat uns mit seinem Wissen und seiner Erfahrung optimal unterstützt.
Wo sehen Sie den größten Vorteil der NOVUM-Technologie, und wofür ist diese aus Ihrer Sicht heute sowie in der Zukunft wichtig?
Wenn wir den Zustand der Zelle besser kennen, können wir sie schonender behandeln. Es ist entscheidend zu wissen, wie viel Energie in die Batterie geladen und wie viel entnommen werden kann, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Dies gilt sowohl für Batteriegroßspeicher als auch für Hausspeicher. Zudem muss sichergestellt sein, dass keine defekte Lithium-Zelle unbemerkt bleibt, um Brände zu vermeiden. Daher ist es notwendig, vorausschauend zu agieren, im Sinne von „Predictive Maintenance“, um zu wissen, wie sich die Zelle verhalten wird und wann ein Techniker benötigt wird, um defekte Zellen, Module oder Stacks auszutauschen. Genau das ermöglicht die Technologie von NOVUM.
Zusammenfassend ist es wichtig, den Zukunftsaspekt zu berücksichtigen. Unser funktionierendes Team sollte weiterhin zusammenarbeiten, um das große Potenzial des Projekts optimal auszuschöpfen – sowohl in der Batterietechnologie als auch in unseren Optimierungsstrategien. Wir befinden uns derzeit in einer Entwicklungskurve, ähnlich wie die Solarindustrie vor 20 Jahren, und stehen an einem Punkt, an dem wir zunehmend wahrgenommen werden. Das Verständnis für Batteriespeicher ist vorhanden, um die Energiewirtschaft im Rahmen der Energiewende voranzutreiben. Dennoch sind wir noch nicht am Ziel, alles zu verstehen und Branchenstandards zu setzen. Eines unserer Ziele ist es, zukünftig Batterietechnologien sicherer und zukunftsfähiger zu gestalten und so einen festen Pfeiler in der Energiewirtschaft zu etablieren.
