Motivation und Forschungsfrage

Der Ausbau erneuerbarer Energien in kommunalen Verteilnetzen führt zunehmend zu Engpässen, die den weiteren Zubau limitieren. Im Netzgebiet der Stadtwerke Mürzzuschlag in der  Obersteiermark ist die vertraglich festgelegte maximale Rückspeiseleistung am Netzübergabepunkt zum 110-kV-Netz der Energienetze Steiermark der zentrale Engpass. Die Nähe zu den größten Windparks der Steiermark (ca. 110 MW) und der wachsende PV-Ausbau (derzeit rund 15 MWp) verschärfen die Situation. Das Projekt Speicher-Kaskade MZ untersucht daher die Frage, ob verteilte
Batteriespeichersysteme, die von unterschiedlichen Akteuren betrieben werden und jeweils eigene
wirtschaftliche Ziele verfolgen, zu einer kaskadierten Flexibilitätsressource zusammengeschaltet und
netzdienlich betrieben werden können – ohne dabei die wirtschaftlichen Interessen der
Speicherbetreiber zu gefährden.

Ausgangssituation

Bisher wurde die Einhaltung der Rückspeisegrenze ausschließlich durch Abregelung von
Erzeugungsanlagen sichergestellt. Batteriespeicher könnten als Flexibilitätsressource eingesetzt
werden, dürfen jedoch unter dem geltenden österreichischen Regulativ nicht durch Netzbetreiber
selbst betrieben werden. Gleichzeitig fehlt es auf der Mittel- und Niederspannungsebene weitgehend
an einem Echtzeit-Netzmonitoring, was die gezielte Nutzung von Flexibilitäten erschwert.

Projektinhalte und Zielsetzungen

Das Projekt verfolgt vier Ziele: die Schaffung der Grundlagen für ein Flexibilitätssystem zur
Ermöglichung eines weiteren PV-Ausbaus, die Erprobung einer speicher- und PV-basierten
Notstromversorgung für kritische Infrastruktur am Beispiel der Kläranlage des Mürzverbands in
Langenwang, die Entwicklung und Bewertung von Energiedienstleistungen für den wirtschaftlichen
Betrieb der Speicher in der Kaskade sowie die Doppelnutzung der Speicher als Messinfrastruktur für
das Netzmonitoring. Die Arbeiten wurden von einem Konsortium aus fünf Partnern durchgeführt:
4ward Energy Research GmbH (Konsortialführung), Stadtwerke Mürzzuschlag GmbH, Wasserverband Mürzverband, Venios GmbH und Stefan Voit (Smart 1).

Methodische Vorgehensweise

Für den Feld- und Pilotbetrieb wurde ein Ansatz gewählt, der reale Speicherinstallationen an
ausgewählten Standorten in Mürzzuschlag mit einem digitalen Zwilling des Netzes auf Basis der
Venios.NET-Plattform kombiniert. Die technische Entwicklung umfasste eine mehrstufige
Kommunikationsarchitektur (MQTT, Concentrator, smart1-API), ein lokales
Energiemanagementsystem mit hierarchischer Regelungslogik, einen Speichersimulator für
reproduzierbare Szenariotests sowie die übergeordnete Kaskadensteuerung. Vier
Energiedienstleistungen (Vermarktung PV-Strom, Eigenverbrauchsoptimierung, Spitzenlastreduktion, Notstromversorgung) wurden im Feldtest erprobt und hinsichtlich ihrer Eignung für den Kaskadenbetrieb bewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Die Versuche bestätigen die Funktionsfähigkeit und den netzdienlichen Mehrwert der Speicher-
Kaskade. Die Überschreitungsstunden der maximalen Rückspeiseleistung konnten durch den
Kaskadenbetrieb von 35 auf 5 Stunden reduziert werden (ca. 86 %), die zu drosselnde
Erzeugungsmenge von 117 MWh auf 12 MWh (ca. 90 %). Von den vier untersuchten
Energiedienstleistungen eignen sich drei für den Kaskadenbetrieb. Die Kaskadensteuerung
beeinträchtigt die wirtschaftlichen Ziele der Speicherbetreiber in den meisten Fällen nicht
wesentlich. Die Notstromversorgung konnte am Standort des Mürzverbands Versorgungsdauern von
2 Stunden bis über 10 Tagen nachweisen, abhängig von Speicherkapazität, Jahreszeit und
Ausfallzeitpunkt. Die Doppelnutzung von Speichern als Messinfrastruktur wurde erfolgreich
demonstriert; eine Reduktion der dedizierten Messgeräte um bis zu 50 % ist grundsätzlich erreichbar.

Szenarioanalysen zeigen, dass eine Verdopplung der PV-Leistung im Netzgebiet auf ca. 30 MWp ohne zusätzliche Netzausbaumaßnahmen erreichbar wäre, sofern eine entsprechend dimensionierte
Kaskade zum Einsatz kommt.

Ausblick

Die Projektergebnisse sind nicht auf Mürzzuschlag beschränkt, sondern auf andere kommunale
Verteilnetzbetreiber mit vergleichbaren Rahmenbedingungen übertragbar. In Österreich stehen rund
50 Stadtwerke und stadtwerke-ähnliche Betriebe vor vergleichbaren Herausforderungen. Die
Technologiepartner Venios und Smart 1 überführen die entwickelten Komponenten in ihre
kommerziellen Produktportfolios, der Mürzverband setzt die Erkenntnisse bereits in konkrete
Investitionsmaßnahmen um. Für die Weiterentwicklung wird eine stufenweise Erweiterung des
Pilotbetriebs in Mürzzuschlag und eine Übertragung auf ein zweites Netzgebiet empfohlen.

Projektleitung

4ward Energy Research GmbH

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Stadtwerke Mürzzuschlag GmbH
• BlueSky Energy GmbH
• Wasserverband Mürzverband
• Venios GmbH

DI(FH) DI Martin Schloffer
Reininghausstraße 13A
A-8020 Graz
Tel.: +43 (664) 885 003 38
E-Mail: martin.schloffer@4wardenergy.at
Web: www.4wardenergy.at