Inselnetze verteilen elektrischen Strom innerhalb abgeschlossener Gebiete ohne externe Abhängigkeiten. Autarkie und Nachhaltigkeit sind ebenso Treiber für ihre Einrichtung wie die Erschließung von Gegenden, in denen sich der Ausbau von Verbundnetzen nicht lohnt. Je höher der Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung in einem Inselnetz, desto wichtiger ist der Einsatz geeigneter Speicher­technologien für die Versorgungs­sicherheit.

Relevanz dieses Anwendungs­feldes

Inselnetze dienen dazu, die Stromversorgung in Gebieten sicherzustellen, die nicht oder nicht mehr an ein überregionales Stromnetz angeschlossen sind – sei es aus Autarkie- und Nachhaltigkeits­erwägungen oder weil ein Netzausbau unrentabel wäre. Solche „Offgrid-Versorgungen" spielen in Deutschland eine vergleichsweise geringe Rolle, wenngleich ihre Relevanz auch hier zunimmt.

Weltweit ist die Bedeutung von Inselnetzen um ein Vielfaches größer: Noch immer haben rund 770 Millionen Menschen keinen direkten Zugang zu Strom, 75 % davon in Sub-Sahara-Afrika abseits zentraler Verbundnetze. Dabei gilt elektrische Energie als zentrale Grundlage für wirtschaftliche Entwicklung. Schätzungen zufolge dürfte der Zugang zu Elektrizität infolge der Corona-Krise im Jahr 2020 erstmals seit 2013 wieder zurück­gegangen sein.¹

Die bestehenden Inselnetze wurden in jüngster Zeit verstärkt von fossilen (v. a. Diesel) auf regenerative Energiequellen (Sonne und Wind, aber auch kleine Wasserkraftwerke und Biogasanlagen) umgestellt, aus ökologischen wie auch aus wirtschaftlichen Gründen. Bei der Realisierung neuer Inselnetz­projekte spielen Erneuerbare Energien ohnehin die Hauptrolle.

Batterie­speicher sind besonders in regenerativen Inselnetzen auf Sonnen- und Windenergiebasis von zentraler Bedeutung: Sie sorgen für den Ausgleich zwischen der durch Umweltbedingungen bestimmten, fluktuierenden Stromerzeugung auf der einen Seite und dem Verbrauch auf der anderen. Darüber hinaus gewährleisten sie auch die Ausfallsicherheit des Inselnetzes und stellen Systemdienst­leistungen bereit, etwa Regelleistung zum Ausgleich von kurzfristigen Angebots- oder Nachfrageüberhängen.

Einsatz von Batteriespeichern

Die Auslegung von Inselnetzen ist so individuell wie es die Regionen sind, in denen sie zum Einsatz kommen. Sowohl auf der Verbraucher- als auch auf der Erzeugerseite gibt es beträchtliche Unterschiede. Auf der Verbraucherseite sind Anzahl und Struktur der Verbraucher mit den zugehörigen Lastgängen die bestimmenden Faktoren. Auf der Erzeugerseite sind der Mix der eingesetzten Stromquellen sowie die entsprechenden Umweltbedingungen entscheidend.

Auf dem Feld der Energiespeicher erweisen sich Batterien aufgrund ihrer hohen Energie­effizienz und flexiblen Einsetzbarkeit als besonders geeignet. Je nach Anwendungsfall liegt es nahe, nur ein Batteriesystem oder aber eine Kombination zweier Batteriesysteme einzusetzen: eine „Leistungsbatterie" zum Ausgleich von Fluktuationen im Stromnetz und zur Bedienung hoher Lasten sowie eine „Energiebatterie" mit geringerer Leistung, aber höherer Kapazität.² Zusammen mit den Erzeugungseinheiten, den Verbrauchern sowie einem Energie­management­system bilden die Batterie­speicher das Inselnetz.

Performance-Anforderungen

Die Einrichtung neuer bzw. Umstellung bestehender Inselnetze orientiert sich am Ziel einer nachhaltigen und zugleich versorgungs­sicheren Energieversorgung. Schädliche Auswirkungen auf Umwelt und Ressourcen sollen minimiert werden. Dieser Anspruch überträgt sich auf die verwendeten Batterie­speicher: Deren Herstellung und Betrieb müssen besonders energie- und ressourcen­effizient sein, um den Nachhaltigkeits­anforderungen von Inselnetzen zu genügen.

Zudem stellen Inselnetze hohe Anforderungen an die Lebensdauer der Batteriespeicher: Diese sollen über einen langen Zeitraum verlässlich funktionieren, um Investitions­sicherheit zu gewährleisten. Maßstab dafür ist oftmals die Lebensdauer der übrigen System­komponenten, etwa der Erzeugungs­einheiten. Je mehr Batterie­speicher als „Leistungsbatterie" fungieren, desto wichtiger wird die Anforderung an die Zyklenfestigkeit, da hier mit häufigen Be- und Entladevorgängen zu rechnen ist.