SPEICHERMANAGEMENT IN DER PRAXIS ERFAHRUNGEN MIT MOBILEN SPEICHERN

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1 SPEICHERMANAGEMENT IN DER PRAXIS ERFAHRUNGEN MIT MOBILEN SPEICHERN DETLEF BEISTER SMA Solar Technology AG 15. Oktober 2015 Niestetal

2 SPEICHERMANAGEMENT IN DER PRAXIS ERFAHRUNGEN MIT MOBILEN SPEICHERN 1 Einleitung 2 Tier-1 Leuchtturm-Forschungsprojekt oder INEES e-mobilie? 3 Tier-1 Forschungsprojekt oder Forschungsprojekt e-mobilie e-mobilie? 4 Tier-1 Pilotversuch oder Forschungsprojekt e-optimo e-mobilie? 5 Tier-1 Zusammenfassung oder Forschungsprojekt der Ergebnisse e-mobilie? 6 Tier-1 SMA Angebot oder Forschungsprojekt e-mobilie? 2

3 SPEICHERMANAGEMENT IN DER PRAXIS ERFAHRUNGEN MIT MOBILEN SPEICHERN 1 Partner Einleitung zur Vermarktung und ggf. Veredelung der Daten 2 Tier-1 Leuchtturm-Forschungsprojekt oder INEES e-mobilie? 3 Tier-1 Forschungsprojekt oder Forschungsprojekt e-mobilie e-mobilie? 4 Tier-1 Pilotversuch oder Forschungsprojekt e-optimo e-mobilie? 5 Tier-1 Zusammenfassung oder Forschungsprojekt der Ergebnisse e-mobilie? 6 Tier-1 SMA Angebot oder Forschungsprojekt e-mobilie? 3

4 ENTWICKLUNG DES EV-BESTANDES IN DEUTSCHLAND Quelle: Fortschrittsbericht 2014, Nationale Plattform Elektromobilität, Berlin, Dezember 2014 Das Ziel der Bundesregierung, bis Mio. Elektroautos zu haben, ist noch erreichbar, bedarf aber großer Anstrengungen 4

5 Quelle: Fortschrittsbericht 2014, Nationale Plattform Elektromobilität, Berlin, Dezember 2014 STANDORTE FÜR LADESTATIONEN (LANGFRISTIG) Die meisten Ladungen erfolgen an Privathäusern und auf Firmenparkplätzen AC-Laden hat mit Abstand die größte Bedeutung 5

6 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN ELEKTROMOBILITÄT UND ENERGIEMARKT > Integration der Ladeinfrastruktur in intelligente Gebäude vermeidet Überlastungen am Netzanschlusspunkt und reduziert Energiekosten > Die Energiewirtschaft wird wahrscheinlich versuchen, die Ladezeitfenster der Elektroautos durch variable Stromtarife zu beeinflussen > Das Pooling der Batterien von Elektroautos im Gigawattbereich kann einen signifikanten Beitrag zur Netzstabilisierung leisten > Synergien von Elektroautos und Photovoltaik werden die Penetration beider Technologien beschleunigen > Stark überlappende Zielgruppen für Photovoltaik und Elektrofahrzeuge > Leaduser von Elektrofahrzeugen haben bereits Bedarf an intelligentem, solarem Laden Flocken Elektrowagen von 1888 wird als erstes bekanntgewordenes und in Deutschland hergestelltes Elektroauto angesehen (Quelle: Wikipedia) Die erste Generation von Elektroautos verändert gerade die Automobilindustrie; folgende Generationen werden mehr und mehr die Energieversorgung verändern 6

7 ELEKTROMOBILITÄT BEI SMA Optimierte Nutzung von Solarenergie > Langfristige Kostenstabilität für CO 2 neutrale Mobilitätsenergie > PV durch höhere Eigenverbrauchsquoten attraktiver machen > Private und (halb-) öffentliche Umgebungen Intelligente Netzintegration > Ladeleistungsbegrenzungen an schwachen Netzanschlusspunkten überwinden > Bereitstellung von Systemdienstleistungen > Integration der Elektroautos in Smart Grids und Energiemärke Hocheffiziente Leistungselektronik > Nutzung der Batterien geparkter Fahrzeuge für verschiedene, mobilitätsfremde Zwecke > Kompakte, kosteneffektive Schnellladelösungen unter Ausnutzung von Synergien mit PV Mit der einzigartigen Kombination von drei SMA Kernkompetenzen sind wir in der Lage, zusätzlichen Nutzen für Fahrer von Elektroautos zu generieren 7

9 LEUCHTTURM-FORSCHUNGSPROJEKT INEES EINBINDUNG MOBILER BATTERIEN IN DEN ENERGIEMARKT > Intelligente Netzintegration für elektrische Fahrzeuge zur Erbringung von positiver und negativer Sekundärregelleistung > SMA entwickelt die bi-direktionale 10,5 kw DC Ladestation > Feldversuch mit 20 VW e-up! und 40 SMA Ladestationen > Nachweis von Technologien, Geschäftsprozessen, Nutzen für die Energiewirtschaft und Kundenakzeptanz Gefördert durch: 9

10 INEES ERGEBNISSE (AUSWAHL) > Effizienz hängt von Fahrzeugnutzerakzeptanz ab > Erlöspotenzial und Wirtschaftlichkeit abhängig von regulatorischen Rahmenbedingungen > verkürzte Angebotszeitscheiben und tägliche Ausschreibungszeiträume vergrößern Potenzial > Gleichstellung bei Abgaben mit Pumpspeicherkraftwerken würde Erlöspotenzial signifikant erhöhen > Wichtige Präqualifikationsanforderungen werden erfüllt > Nutzung desselben Kommunikationsnetzes zum Fahrzeug durch Energiewirtschaft und Fahrzeugnutzer ist größeres Hindernis > Geforderte Leistungsmessgenauigkeit ab 200 Fahrzeugen > Prognose und Bestimmung der sicher anbietbaren Regelleistung gelingt ab 500 Fahrzeugen > Mindestangebotsgröße von 5 MW ab Fahrzeugen Nutzereinstellungen und -verhalten beeinflussen die Größe der energiewirtschaftlich steuerbaren Batterie je Fahrzeug Anteil der Fahrzeuge an Ladestation im Wochenverlauf Durch ihre schnelle und exakte Ansteuerung eignen sich Elektrofahrzeuge sehr gut für einen Einsatz am Sekundärregelleistungsmarkt 10

12 FORSCHUNGSPROJEKT E-MOBILIE ENERGIEMANAGEMENT ZUM LADEN MIT MÖGLICHST VIEL PV-ENERGIE > Energieautarke Elektromobilität im Smart-Micro-Grid vom Einfamilienhaus bis zum intelligenten Parkhaus > SMA erweitert die SMA Sunny Home Manager Funktionalität für die optimierte Kombination von E-Mobilität und dezentraler Energieerzeugung > Untersuchung möglicher Systemarchitekturen und Potentiale für die Verbindung von Photovoltaik und E-Mobilität > Das Projekt hat zum Ziel, dass die Betreiber einer PV-Anlage ihr Elektrofahrzeug so bald wie möglich standardisiert daran anschließen können Elektrofahrzeug PV Anlage Elektrische Verbraucher Stationäre Batterie Integriertes Energie- Management (iem) Energiewirtschaft Gefördert durch: 12

13 E-MOBILIE ERGEBNISSE (AUSWAHL) > 97 % der privaten PV-Anlagen sind max. 100 km von Ballungszentren entfernt und bieten Ladepotential > Demonstrator Einfamilienhaus > Laststeuerung funktioniert Problem ist Nutzerbereitschaft, das System regelmäßig zu programmieren > Für moderne Einfamilienhäuser mit steuerbaren Lasten ergibt sich bei Anschaffung und Betrieb eines integrierten Energiemanagements eine Amortisationszeit von unter 2 Jahren > Demonstrator Parkhaus > Autarkie erhöht sich im Vergleich zum Sofortladen um 20 % > Netzlastspitze wird bei intelligentem Laden verglichen mit Sofortladen um 7,8 kw reduziert Konzepterstellung und Machbarkeitsnachweis für verteiltes Energiemanagement basierend auf ISO und SEMP erfolgt 13

15 PILOTVERSUCH E-OPTIMO LADEN IN ABHÄNGIGKEIT VERFÜGBARER PV-ENERGIE UND EINES VARIABLEN TARIFS > Intelligentes Energiemanagement mit lokal erzeugtem Solarstrom und Elektrofahrzeug > Laden von Elektrofahrzeugen in Abhängigkeit von variablen Stromtarifen und im Kontext dezentraler Stromerzeugung, elektrischen und thermischen Verbrauchern sowie Speichern im Haus > Automatische Auswahl der jeweils für den Verbraucher profitabelsten Energiebezugsvariante > Prämisse: Keine Einschränkungen für den Kunden > SMA entwickelt Algorithmen und Schnittstellen für den Sunny Home Manager Optimierte Heimenergienutzung durch intelligente Energiemanagementsysteme. 15

16 E-OPTIMO ERGEBNISSE (AUSWAHL) > Erste Skepsis über so viel neue Technik verflog schnell und das ungewohnte Handling (Auto muss immer angesteckt und der nächste Abfahrtszeitpunkt angegeben werden) wurde zur Gewohnheit > Der Eingriff in den Alltag konnte so gering wie möglich gehalten werden > Die PV-Eigenverbrauchsquote konnte erhöht und in günstigen Tarifzeiten geladen werden > Die mittlere, jährliche Ersparnis für einen Familienhaushalt (4.000 kwh) liegt im Bereich bei 4 kwp Anlage und für eine 7 kwp Anlage (Südausrichtung, Referenzjahr 2011) > Die mittlere, jährliche Ersparnis für einen Singlehaushalt (4.000 kwh) liegt im Bereich bei 4 kwp Anlage und für eine 7 kwp Anlage (Südausrichtung, Referenzjahr 2011) > Ein Mehrstufentarif bringt eine weitere Ersparnis von pro Jahr für E-Mobilitätskunden mit km Fahrleistung Elektromobilität lässt sich in Haushalten mit PV-Anlage und weitern variablen Verbrauchern integrieren; hierzu sind intelligente Energiemanagementsysteme, welche auf die Bedürfnisse der Nutzer abgestimmt sind, notwendig 16

18 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE > 97 % der privaten PV-Anlagen bieten ausreichendes Ladepotential für Elektrofahrzeuge > Mit intelligentem Energiemanagement kann die PV-Eigenverbrauchsquote erhöht, in günstigen Tarifzeiten geladen und der Eingriff in den Alltag so gering wie möglich gehalten werden > Für moderne Einfamilienhäuser mit steuerbaren Lasten ergibt sich bei Anschaffung und Betrieb eines integrierten Energiemanagements eine Amortisationszeit von unter 2 Jahren > Auch in einem Solar-Parkhaus lassen sich durch intelligentes Energiemanagement die Autarkie erhöhen und Netzlastspitzen reduzieren > Durch ihre schnelle und exakte Ansteuerung eignen sich Elektrofahrzeuge sehr gut für einen Einsatz am Sekundärregelleistungsmarkt > Zahlreiche, wichtige Präqualifikationsanforderungen werden bereits erfüllt > Ein gepoolter Fahrzeugregelleistungsbetrieb ist mit >> Fahrzeugen wirtschaftlich und ohne Nachteile für den Fahrzeugnutzer realisierbar > Effizienz hängt von Fahrzeugnutzerakzeptanz ab > Veränderte regulatorische Rahmenbedingungen können Erlöspotenzial und Wirtschaftlichkeit erhöhen Intelligent eingesetzt kann Elektromobilität einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten! 18

20 OPTIMIERTE NUTZUNG VON SOLARENERGIE 1. Langfristige Kostenstabilität für einen signifikanten Anteil des Mobilitätsenergie-Bedarfes 2. PV durch höhere Eigenverbrauchsquoten attraktiver machen 3. Stark überlappende Zielgruppen für Photovoltaik und Elektrofahrzeuge 4. Leaduser von Elektrofahrzeugen haben bereits Bedarf an intelligentem, solarem Laden > Vorausschauende und automatische Optimierung des (Ent-) Ladevorgangs unter Berücksichtigung der Nutzer- und Fahrzeugbedürfnisse sowie durch Prognose von Erzeugung und Verbrauch > Stufenweise Nutzung der Fahrzeugbatterie im Smart Home, Smart Grid und am Smart Market 20

21 1. SYSTEMKOMPONENTE: PV-ANLAGE 21

22 2. SYSTEMKOMPONENTE: SUNNY HOME MANAGER > Überwacht alle relevanten Energieflüsse > Kann zeitlich und leistungsmäßig flexible Verbraucher wie z.b. eine EV-Ladestation steuern > Optimiert PV Eigenverbrauch > Berücksichtigt zeitvariablen Stromtarif 22

23 3. SYSTEMKOMPONENTE: LADESTATION > Das eigentliche Batterieladegerät befindet sich an Bord des Fahrzeugs > Die Ladestation ist am Haus angebracht und fest mit dem Stromnetz verbunden > Herstellung einer sicheren, steckbaren Kabelverbindung zum Fahrzeug > Elektrischer Personen- und Leistungsschutz > Stromfluss über integrierten Zähler messen > Dynamische Begrenzung der maximalen Ladeleistung in Kombination mit Sunny Home Manager > Lieferung aller relevanten Daten zum aktuellen Ladevorgang an Sunny Home Manager über lokales Netzwerk 23

24 4. SYSTEMKOMPONENTE: LADE-APP > Die optimierte Ladung des Fahrzeugs funktioniert im Prinzip vollautomatisch und komfortabel > Der Nutzer muss dem System lediglich einige grundlegende Randbedingungen vorab mitteilen > Mit Hilfe der Ladestations-Apps gibt der Kunde dem System wenige, aber wichtige Informationen: 1. Soll das Fahrzeug ausschließlich mit anfallenden PV-Überschüssen geladen werden? > Falls Nein : 2. Die Menge der verbindlich in das Fahrzeug zu ladenden Energie in kwh 3. Die maximale Dauer des Ladevorgangs > Die Eingaben aus der App gelangen über die Ladestation zum Sunny Home Manager 24

25 TRANSPARENZ: VISUALISIERUNG UND AUSWERTUNG > Optimierungsprozesse sind komplex > Das Ergebnis wird in Sunny Portal und Places klar dargestellt: > Energiebezug der EV-Ladestation für beliebige Zeiträume > Zusammensetzung der insgesamt verbrauchten Energie 25

26 JETZT VERFÜGBAR SMA Sunny Home Manager mit Firmware 1.12 Mennekes AMTRON Ladestationen mit Sunny Home Manager Schnittstelle 26

27 MASSENMARKT NUR DURCH STANDARDISIERUNG SMA arbeitet im Rahmen der EEBus Initiative gemeinsam mit Automobil- und Ladestations- Herstellern auch an einem standardisierten Angebot 27

28 FAZIT > Die Kombination aus Elektromobilität und PV spart Geld und verbessert den CO 2 -Footprint > Zeitliche und leistungsmäßige Steuerung des Ladevorgangs kann den Einspareffekt deutlich steigern > Spritkostenreduktion von bis 30 Prozent gegenüber der reinen Netzbetankung ist erzielbar > + energetische Transparenz, ökologischer Nutzen, langfristig erhöhte Kostenstabilität > Erste Produkte von SMA und Mennekes sind verfügbar 28

29 DIE ZEIT IST REIF um das SMA Smart Home durch die intelligente Verknüpfung von Ladestation und PV-Anlage zur günstigen Tankstelle für Elektrofahrzeuge zu machen 29

30 Vielen Dank für Ihr Interesse! Detlef Beister Business Development Manager SMA Solar Technology AG Sonnenallee 1, Niestetal, Germany Detlef.Beister@SMA.de

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