Batteriespeicher am Rechenzentrum: Spitzenlast, Netz, Überbrückung

Ein Batteriespeicher am Rechenzentrum ist kein Notstromaggregat und keine größere USV. Er ist ein Betriebsmittel, das den Netzanschluss besser ausnutzt, Lastspitzen abfängt und Erlöse aus dem Netz holt. Richtig geplant, wird er zusammen mit dem Anschluss ausgelegt, nicht danach.

Was macht ein Batteriespeicher an einem Rechenzentrum?

Vier Dinge: Er kappt Lastspitzen, er streckt den Netzanschluss, er erbringt Netzdienstleistungen und er überbrückt kurze Zeiträume. Welche dieser Aufgaben im Vordergrund steht, hängt vom Standort ab, vor allem davon, wie viel Anschlussleistung verfügbar ist und wann.

Spitzenlast kappen. Die IT-Last eines Rechenzentrums schwankt, dazu kommen Kühlung und Nebenanlagen. Die höchste Viertelstunde bestimmt den Leistungspreis im Netzentgelt und die Leistung, die der Anschluss tragen muss. Der Speicher deckt die Spitze aus der Batterie, das Netz sieht eine glattere Last. Das Prinzip ist dasselbe wie in der Industrie; die Grundlagen stehen in unserem Beitrag zum Peak Shaving.

Netzanschluss strecken. Eine begrenzte Anschlussleistung ist heute die Regel. Der Speicher erlaubt, mehr IT-Last hinter denselben Anschluss zu setzen, weil er die Differenz zwischen Durchschnitt und Spitze trägt.

Netzdienstleistungen. Ein Speicher, der ohnehin steht, kann Regelleistung anbieten, Blindleistung liefern und dann laden, wenn Strom günstig ist. Das bringt Erlöse und entlastet das Netz.

Überbrücken. Fällt das Netz kurz aus oder muss der Anschluss für Arbeiten unterbrochen werden, trägt der Speicher die Last, bis das Netz zurück ist oder das Notstromaggregat übernommen hat.

Wie hilft ein Speicher, wenn der Netzanschluss begrenzt ist?

Er hält die Entnahme aus dem Netz unter der vereinbarten Leistung, auch wenn die Last im Gebäude darüber liegt.

Ein Netzanschlussvertrag nennt eine maximale Entnahmeleistung. Wer sie überschreitet, verletzt den Vertrag und zahlt. Ohne Speicher muss die IT-Last deshalb mit Abstand unter dieser Grenze bleiben. Mit Speicher darf sie sich der Grenze nähern: Der Speicher lädt in Zeiten niedriger Last und entlädt in der Spitze. Aus einer Reserve, die sonst brachliegt, wird nutzbare Kapazität.

Das gilt auch für den gestuften Ausbau. Ein Campus wächst in Stufen, der Netzanschluss ebenfalls, nur nicht im gleichen Takt. Bis das nächste Umspannwerk oder die nächste Ausbaustufe steht, deckt der Speicher den Zuwachs, der sonst warten müsste. Und er macht flexible Netzanschlussvereinbarungen nach § 17 Abs. 2b EnWG tragfähig, in denen der Netzbetreiber die Entnahme zeitweise begrenzen darf: Was das Netz in diesen Stunden nicht liefert, liefert die Batterie.

Die Grenze ist die Energie. Ein Speicher hält Leistung für Stunden, nicht für Tage. Er glättet und verschiebt, er erzeugt nicht. Wo die durchschnittliche Last dauerhaft über der Anschlussleistung liegt, hilft kein Speicher. Dann fehlt Netz oder Erzeugung.

Welche Netzdienstleistungen kann ein Rechenzentrumsspeicher erbringen?

Regelleistung, Spannungshaltung und Lastverschiebung, soweit die Reserve für das Rechenzentrum es zulässt.

Regelleistung stabilisiert die Netzfrequenz. Speicher sind dafür gut geeignet, weil sie in Sekunden reagieren; die Teilnahme setzt eine Präqualifikation beim Übertragungsnetzbetreiber voraus. Blindleistung hält die Spannung am Anschlusspunkt, was Netzbetreiber bei großen Lasten ohnehin verlangen. Lastverschiebung nutzt Preisunterschiede am Strommarkt: laden, wenn Wind und Sonne das Netz füllen, entladen, wenn Strom knapp ist.

Der Konflikt ist offensichtlich: Jede Kilowattstunde, die im Markt steht, steht dem Rechenzentrum nicht als Reserve zur Verfügung. Deshalb wird die Kapazität aufgeteilt. Ein Teil bleibt dem Betrieb vorbehalten, ein Teil wird vermarktet. Die Aufteilung ist eine Entscheidung des Betreibers, keine Eigenschaft der Technik, und sie lässt sich im Betrieb anpassen.

Ersetzt der Speicher USV und Notstrom?

Nein. Er ergänzt beide und kann Teile davon übernehmen, aber die Verfügbarkeit des Rechenzentrums hängt weiter am Notstrom.

Die USV überbrückt Sekunden bis Minuten, bis das Notstromaggregat läuft. Das Aggregat trägt die Last, solange Kraftstoff da ist: Stunden bis Tage. Ein Batteriespeicher liegt dazwischen. Er trägt die volle Last für eine begrenzte Zeit und kann so die USV-Funktion übernehmen oder den Start des Aggregats abfedern. Für einen Netzausfall, der Tage dauert, bleibt der Diesel unverzichtbar, weil Energie in Batterien teuer und in Tanks billig ist.

Zwei Dinge sind zu beachten. Erstens die Genehmigung: Notstromaggregate sind ab einer bestimmten Feuerungswärmeleistung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz genehmigungsbedürftig und ein eigener Teil des Verfahrens. Zweitens die Verfügbarkeitsklasse: Ob der Speicher in die USV-Kette darf, entscheidet das Redundanzkonzept des Betreibers, nicht der Entwickler.

Was ersetzt der Speicher nicht?

Den Netzanschluss, die Erzeugung und den Notstrom für lange Ausfälle.

Ein Speicher ist keine Quelle. Er verschiebt Energie, die aus dem Netz oder aus eigener Erzeugung kommt. Er macht aus einem zu kleinen Anschluss keinen ausreichenden, wenn die Grundlast darüber liegt. Und er ersetzt keinen Diesel, wenn die Anforderung lautet, Tage ohne Netz zu überstehen. Wer das erwartet, plant mit der falschen Technik.

Wie wird der Speicher mit dem Netzanschluss geplant?

Gemeinsam, von Anfang an: aus dem Lastprofil, der Anschlussleistung und dem Redundanzkonzept.

1. Lastprofil. Wie hoch ist die IT-Last in jeder Ausbaustufe, wie stark schwankt sie, wie viel kommt für Kühlung hinzu. Daraus folgt, welche Spitze der Speicher kappen muss und wie lange.
2. Anschlussleistung. Welche Leistung sagt der Netzbetreiber ab wann zu, gibt es eine flexible Vereinbarung, wann kommt die nächste Stufe. Daraus folgt, wie viel Energie der Speicher überbrücken muss.
3. Anschlusspunkt. Der Speicher hängt in der Regel hinter dem Netzanschluss des Rechenzentrums, an derselben Schaltanlage. Der Netzbetreiber prüft ihn als Teil der Netzverträglichkeit, auch die Einspeisung, wenn er vermarktet wird.
4. Genehmigung. Ein Batteriespeicher ist eine bauliche Anlage mit Anforderungen an Brandschutz, Abstände und Lärm. Er gehört in den Bauantrag und in die Abstimmung mit der Kommune, nicht in einen Nachtrag.
5. Betriebsführung. Ein Energiemanagementsystem entscheidet in jeder Sekunde, was der Speicher tut: Spitze kappen, Reserve halten, vermarkten. Die Regeln dafür werden mit dem Betreiber festgelegt.

Bright & Green entwickelt, baut und betreibt Batteriespeicher und Rechenzentren selbst. Speicher planen wir nicht als Zubehör, sondern als Teil des Energiekonzepts, zusammen mit dem Netzanschluss und, wo sinnvoll, mit eigener Erzeugung. Mehr dazu auf den Seiten Batteriespeicher und Energie und Netz.

Häufige Fragen

Wie groß muss ein Batteriespeicher am Rechenzentrum sein?

Das bestimmt die Aufgabe. Zum Kappen von Spitzen genügt eine Leistung in Höhe der Spitze und Energie für deren Dauer. Zum Überbrücken einer Anschlussstufe zählt, wie lange der Speicher welche Differenz tragen muss. Für Netzdienstleistungen kommt Kapazität hinzu, die vermarktet wird. Eine Auslegung beginnt deshalb mit dem Lastprofil, nicht mit einer Zahl.

Kann der Speicher Erlöse erzielen, während er das Rechenzentrum absichert?

Ja, als geteilter Speicher. Ein Teil der Kapazität bleibt als Reserve gesperrt, der Rest arbeitet im Markt. Das Energiemanagement hält die Reserve jederzeit vor. Der Erlös ist geringer als bei einem reinen Marktspeicher, dafür trägt ein Speicher, den das Rechenzentrum ohnehin braucht, einen Teil seiner Kosten selbst.

Braucht ein Batteriespeicher am Rechenzentrum eine Genehmigung?

Ja, als bauliche Anlage im Rahmen des Bauantrags, mit Nachweisen zu Brandschutz, Lärm und Abständen. Der Netzbetreiber prüft den Speicher außerdem im Netzanschlussverfahren. Beides läuft parallel zum Verfahren für das Rechenzentrum, wenn der Speicher von Anfang an Teil der Planung ist.

Welche Batterietechnologie kommt zum Einsatz?

Für stationäre Speicher ist Lithium-Eisenphosphat heute die übliche Wahl: hohe Zyklenfestigkeit, gute thermische Stabilität, kein Kobalt. Die Auswahl richtet sich nach Aufgabe und Standort, nicht nach Katalog.