Der Ausbau erneuerbarer, volatiler Energieerzeugungsanlagen bedingt den ansteigenden Bedarf an flexiblen Energiespeicherlösungen. Batteriespeichertechnologien stellen, aufgrund ihrer schnellen und flexiblen Steuerbarkeit sowie ihres effizienten Regelungsverhaltens eine besonders attraktive Lösung zur Netzstabilisierung dar. Staatliche Förderungen bewirken eine kurzfristige Entwicklung hin zur dezentralen Energieversorgung, langfristig müssen jedoch erneuerbare Energieerzeugungsanlagen und Energiespeichertechnologien eigenständig wirtschaftlich rentabel sein. Die Rentabilität von Batteriespeichertechnologien kann durch die Senkung der Investitionskosten oder durch die Steigerung der Erträge bei Betrieb erhöht werden, in dieser Arbeit wird letzteres untersucht. Batteriespeicher können mit verschiedensten Anwendungen betrieben werden, häufig wird nur ein Ziel verfolgt, wodurch unter Umständen Leistung und Kapazität ungenutzt bleibt. Ein Ansatz, um diese Potentiale weiter auszuschöpfen, bietet der Multi-Use-Betrieb, also die simultane Verfolgung mehrerer Anwendungen innerhalb eines Batteriespeichers.

Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des ökonomischen Nutzens von drei Betriebsweisen des Batteriespeichers in verschiedenen Kombinationen: die Eigenverbrauchsoptimierung, der optimierte vergütete Verkauf von PV-generierter Energie und dem möglichst ertragreichen Handel an der Strombörse. Um die Vergleichbarkeit verschiedener Szenarien herzustellen wurden preisliche Koeffizienten erarbeitet, die je nach Anwendungsfall variieren können.

Um die Hypothese der Ertragssteigerung von Batteriespeichern im Multi-Use-Betrieb validieren zu können, wird ein System aus PV-gekoppeltem Industrieverbraucher, Batteriespeicher und Verteilnetz in einer bereits bestehenden Co-Simulationsumgebung aufgebaut. Im bestehenden Modell sind die physikalischen Grundlagen bereits implementiert, dem Modell hinzugefügt werden technische Grenzen der Batteriespeichertechnologien sowie Nebenbedingungen, die die Einhaltung der regulatorischen Rahmenbedingungen für jede betrachtete Betriebsweise sicherstellen. Für den Multi-Use-Betrieb werden ebenfalls regulatorische Grenzen erarbeitet, die unter anderem zu einer notwendigen virtuellen Aufteilung der in Batteriespeichersystemen gespeicherten Energie führen. So kann die Nachvollziehbarkeit der Herkunft der Energie sichergestellt werden, um Vergütungen für erneuerbare Energien beanspruchen zu können. Zusätzlich wird dadurch die notwendige Trennung von verbraucherorientierten und netzorientierten Anwendungen realisiert. Innerhalb aller beschriebenen Grenzen wird die optimale Betriebsweise anhand einer ökonomischen Zielfunktion ermittelt.

In den betrachteten Szenarien führt der Multi-Use-Betrieb eines Batteriespeichers mit drei Anwendungen zur Senkung der Energiekosten des Gesamtsystems zwischen 27,2% und 52,4%. Der optimierte, vergütete Verkauf von PV-Energie zeigt eine starke Abhängigkeit von dem Erzeugungsprofil, die Kostenreduktion schwankt hier zwischen fast keinem Effekt und 21,0%. Der Handel am Spotmarkt unter der Annahme einer perfekten arktpreisprognose stellt eine lukrative Betriebsweise von Batteriespeichern dar, um zu verschiedenen Tageszeiten nicht ausgeschöpfte Potentiale zu nutzen. Die Kombination von Eigenverbrauchsoptimierung und Handel am Spotmarkt führt zu einer Senkung der Energiekosten von 26,9% bis 36,6% bei fast gleichbleibender Autarkie im Vergleich zur alleinigen Eigenverbrauchsoptimierung.