Batteriespeicher als Pufferspeicher: Ladeinfrastruktur aufbauen, ohne den Netzanschluss auszubauen

Wer Ladeinfrastruktur für E-LKW oder Flottenfahrzeuge aufbauen will, stößt schnell auf ein Problem: Der bestehende Netzanschluss reicht nicht. Ein DC-Schnelllader für LKW zieht 150 bis 400 kW. Mehrere Ladepunkte gleichzeitig, und man ist schnell im Megawatt-Bereich. Ein Netzausbau ist die offensichtliche Lösung, aber dauert in der Praxis oft 12 bis 24 Monate und kostet schnell sechsstellige Beträge. Für viele Betriebe ist das nicht umsetzbar, zumindest nicht in dem Zeitrahmen, in dem die Ladeinfrastruktur gebraucht wird.

Die Alternative: Ein Batteriespeicher als Puffer am Netzanschlusspunkt (NAP), der die fehlende Leistung überbrückt.

Warum gerade bei Ladeinfrastruktur?

Ladeinfrastruktur hat ein Lastprofil, das sich grundlegend von klassischen Gewerbeverbrauchern unterscheidet. Die Ladevorgänge erzeugen hohe Leistungsspitzen, die aber zeitlich begrenzt sind. Ein E-LKW lädt je nach Batteriegröße und Ladeleistung oft 1 bis 2 Stunden an einem DC-Schnelllader. Danach ist der Ladepunkt wieder frei. Zwischen zwei Ladevorgängen passiert am Ladepunkt nichts.

Genau dieses Muster macht den Pufferspeicher attraktiv. In den Pausen zwischen den Ladevorgängen lädt der Speicher aus dem Netz nach. Sobald ein Fahrzeug angeschlossen wird und der Leistungsbedarf die Netzanschlusskapazität übersteigt, liefert der Speicher die Differenz.

Das funktioniert besonders gut, wenn:

• Die Ladevorgänge nicht dauerhaft stattfinden, sondern Pausen dazwischen liegen

• Der Netzanschluss groß genug ist, um den Speicher in den Pausen ausreichend nachzuladen

• Die Anzahl gleichzeitiger Ladevorgänge begrenzt ist oder gesteuert werden kann

Gleichzeitig stellen die langen Ladezeiten von E-LKW besondere Anforderungen an den Speicher. Eine bis zwei Stunden Ladung mit 300 kW bedeutet, dass der Speicher 300 bis 600 kWh Energie liefern muss, abzüglich dessen, was das Netz parallel beitragen kann. Das erfordert eine entsprechend große Speicherkapazität.

Das Problem: Wie viel Puffer brauche ich wirklich?

Hier wird es in der Praxis komplex. Die Antwort hängt von einer Reihe Faktoren ab, die sich nicht pauschal bestimmen lassen.

Wie viele Fahrzeuge laden gleichzeitig? Ein Speditionshof mit 20 LKW, die abends alle gleichzeitig zurückkommen und laden wollen, ist eine komplett andere Anforderung als ein Rastplatz, an dem über den Tag verteilt einzelne LKW laden.

Wie hoch ist die Ladeleistung pro Fahrzeug? Ein E-Transporter mit 22 kW AC ist eine andere Hausnummer als ein E-LKW mit 350 kW DC.

Wie lange dauern die Ladevorgänge? E-LKW mit Batterien von 300 bis 600 kWh stehen deutlich länger am Lader als ein PKW. Diese lange Belegung bei gleichzeitig hoher Leistung ist der entscheidende Faktor für die Speicherdimensionierung.

Wie planbar sind die Ladevorgänge? Bei einer eigenen Flotte lassen sich Ladezeiten steuern und entzerren. Bei öffentlicher Ladeinfrastruktur kommt, wer kommt.

Wie viel Netzanschlussleistung steht zur Verfügung? Ein Standort mit 200 kW Netzanschluss und 50 kW Grundlast hat effektiv 150 kW zum Laden und Nachladen übrig. Das bestimmt, wie schnell der Speicher zwischen den Ladevorgängen wieder voll wird.

Simulation statt Annahmen

Ob ein bestimmter Speicher an einem bestimmten Netzanschluss für ein bestimmtes Ladeprofil ausreicht, lässt sich nur durch Simulation beantworten.

In Green Energy Tools lässt sich die Netzanschlusskapazität am NAP frei definieren. Man hinterlegt den erwarteten Lastgang inklusive aller Ladevorgänge und simuliert mit der EMS-Strategie Lastspitzenkappung, ob der gesamte Strombedarf innerhalb der Netzanschlussbegrenzung abgebildet werden kann.

Die Software gibt dabei konkret aus, wie viel Strom nicht abgerufen werden kann. Man sieht also genau, in welchen Viertelstunden der Speicher erschöpft ist und wie viel Leistung in diesen Momenten fehlt.

Nicht jeder Engpass ist ein Problem

Und genau hier liegt ein wichtiger Punkt, der oft übersehen wird. Bei Ladeinfrastruktur sind kurzzeitige Engpässe in vielen Fällen akzeptabel.

Wenn ein LKW statt 300 kW für einige Minuten nur 250 kW bekommt, verlängert sich der Ladevorgang leicht. Bei einer ohnehin ein bis zweistündigen Ladepause macht das vielleicht 10 bis 15 Minuten mehr aus. Wenn das nur an wenigen Tagen im Jahr vorkommt, etwa wenn mehrere LKW zufällig gleichzeitig laden, ist das für die meisten Betreiber ein sehr akzeptabler Kompromiss.

Die Frage ist also nicht "Kann der Speicher 100 % aller Situationen abdecken?", sondern "Was passiert in den wenigen Situationen, in denen er es nicht kann?" Wenn die Simulation zeigt, dass in 99 % der Zeit alles funktioniert und nur in seltenen Spitzensituationen eine leichte Leistungsreduktion auftritt, spart man sich möglicherweise einen teuren Netzausbau komplett.

Die letzten Prozent kosten überproportional

Wie bei der Lastspitzenkappung gilt auch hier: Den Speicher so zu dimensionieren, dass 95 % des Lastgangs abgedeckt sind, kostet erheblich weniger als eine 100 %-Abdeckung. Wer jede theoretisch denkbare Gleichzeitigkeit abfangen will, braucht einen deutlich größeren Speicher. Die Kosten dafür stehen oft in keinem Verhältnis zu dem seltenen Mehrwert.

Praktisch heißt das: Mit der Simulation verschiedene Speichergrößen durchspielen und schauen, wie sich die nicht abrufbare Strommenge verändert. Oft zeigt sich, dass der Sprung von einem 200 kWh auf einen 300 kWh Speicher die Engpässe drastisch reduziert, während der Sprung von 300 auf 400 kWh kaum noch Verbesserung bringt.

Flotten vs. öffentliche Ladeinfrastruktur

Bei eigenen Flotten hat man einen großen Vorteil: Die Ladevorgänge lassen sich planen. LKW können nacheinander statt gleichzeitig laden. Über Nacht kann mit niedrigerer Leistung geladen werden, was den Speicher schont und die Netzanschlussleistung besser ausnutzt. In Kombination mit einem Lademanagement lässt sich der Pufferspeicher deutlich kleiner dimensionieren.

Bei öffentlicher Ladeinfrastruktur fehlt diese Steuerungsmöglichkeit. Hier muss der Speicher für den Worst Case ausgelegt werden, oder man akzeptiert, dass in Spitzenzeiten die Ladeleistung reduziert wird. Viele Betreiber von öffentlichen Ladeparks entscheiden sich bewusst für diese Variante, weil die Alternative ein unverhältnismäßig teurer Netzausbau wäre.

PV als Ergänzung

Eine PV-Anlage am Standort reduziert den Netzbezug tagsüber und entlastet sowohl den Netzanschluss als auch den Speicher. Gerade bei Speditionshöfen oder Logistikzentren stehen oft große Dachflächen zur Verfügung. In der Simulation wird die PV-Erzeugung berücksichtigt, was die Ergebnisse tagsüber deutlich verbessern kann. Allerdings findet bei Flottenfahrzeugen ein relevanter Teil der Ladevorgänge abends und nachts statt, wenn keine PV-Erzeugung verfügbar ist.

Fazit

Batteriespeicher als Puffer machen es möglich, Ladeinfrastruktur für LKW und Flottenfahrzeuge auch an Standorten mit begrenztem Netzanschluss aufzubauen. Gerade die langen Ladezeiten und hohen Leistungen von E-LKW machen eine sorgfältige Dimensionierung unverzichtbar.

Mit Green Energy Tools kann man das vorab durchspielen: Netzanschlusskapazität definieren, Lastgang mit Ladevorgängen hinterlegen, Speicher konfigurieren und prüfen, ob alles aufgeht. Die Software zeigt, wie viel Strom in welchen Zeiträumen nicht abgerufen werden kann. So lässt sich fundiert entscheiden, ob der bestehende Netzanschluss mit einem Speicher ausreicht oder ob doch ein Ausbau nötig ist.