Das e-home Energieprojekt 2020: Einblicke in den Haushalt der Zukunft. Jens Tiekenheinrich FEAG Hauptversammlung Wolfsburg, 29.

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1 Das e-home Energieprojekt 2020: Einblicke in den Haushalt der Zukunft Jens Tiekenheinrich FEAG Hauptversammlung Wolfsburg, 29. August 2013

2 Inhalt Kurzeinführung: Das e-home Energieprojekt 2020 Schwerpunktthema: Innovative Technologien im e-home Haushalt Zukunftsaussichten: Batteriespeicher 2

3 Forschung am Stromnetz der Zukunft Das e-home Energieprojekt 2020 : Heiligenrode / Maifeld Stuhr Dreye - Süd Weyhe Wir entwickeln in Stuhr und Weyhe schon heute das Stromnetz der Zukunft! 3

4 Kunden verändern sich Photovoltaik: Jeder kann und viele wollen selber zu Stromerzeugern werden wird sich in 10 Jahren auf jedem dritten Dach eine PV-Anlage finden? Klimatechnik: Der Wärmebedarf sinkt, die Komfortbedürfnisse steigen: Wärmepumpen ersetzen die klassische Heizungstechnik Elektromobilität: Beginnende Marktdurchdringung, insbesondere im Pendlerund Zweitwagensegment im Einzugsgebiet von Ballungsräumen 4

5 und die Funktion der Stromnetze auch! Wind Offsh. Großkunde Wind Onsh. Großkunde 5

6 Die Kernfragen des Projekts Technische Themen: 1. Wie sieht das technische System regelbarer Trafo aus? 2. Wie sieht das nachhaltige Netz mit/ohne regelbarem Trafo aus? 3. Welche Einsatzpotentiale ergeben sich?? Querschnittsthemen: V V V V V? 276 V 253 V 230 V 207 V 184 V 1. Was ist eigentlich nachhaltig? 2. Gibt es Anreize nachhaltig Netzum-/ -ausbau zu betreiben? 3. Wie entwickelt sich die Perspektive der Teilnehmer auf die verschiedenen Aspekte des Projekts? 6

7 Projektpartner und deren Beitrag: Kommunen Stuhr und Weyhe Unterstützung bei Kommunikation Handwerkernetzwerke StuhrPlus und WeyhePlus Maschinenfabrik Reinhausen Bereitstellung aktuellster Prototypen regelbarer Ortsnetztrafos inkl. Regler Weiterentwicklung der Regler- und Algorithmusarchitektur Energieforschungszentrum NDS Datenanalyse theoretische Begleitforschung Querschnitts- und Akzeptanzforschung 2 von 5 Mitarbeitern werden über EFZN-Mittel finanziert Haushalte Investitionsbereitschaft Freigabe persönlicher Daten (Nutzungs- und Lastprofile) E.ON Metering GmbH Begleitung bei Smart Meter Konzept Umsetzung der Datenbank inkl. Portale Power Plus Communications AG Weiterentwicklung von Breitband Powerline Komponenten für E-Home Anwendung Lieferung BPL-Technik Unterstützung bei Smart Metering, Datenkommunikation und Installation 7

8 Der ront hat einen langen Weg in kürzester Zeit hinter sich gebracht und ist serienreif! Erster Prototyp (2009): Preis: Einhausung: Wartung/Instandhaltung*: Ausmaße/Gewicht: EUR EUR 210 EUR/a zu groß** Serienreifes Produkt (2013): Preis*: Um-/Nachrüstkosten: Wartung/Instandhaltung: Ausmaße/Gewicht: << EUR EUR 0 EUR/a gemäß Standard** *Stufenschalter, abhängig von Last und Betriebszyklen **z.b. 400kVA-LxBxH: 2720x1100x2390 mm *durch Skalenfaktor weitere Preissenkung zu erwarten **z.b. 400kVA-LxBxH: 1260x860x2390 mm 8

9 Eindrücke aus dem laufenden Projekt 9

10 Inhalt Kurzeinführung: Das e-home Energieprojekt 2020 Schwerpunktthema: Innovative Technologien im e-home Haushalt Zukunftsaussichten: Batteriespeicher 10

11 Teilnehmerbefragung: Elektromobilität Würden Sie auch zukünftig ein Elektroauto fahren? 12% 4% 60% 24% Ja, als Erstwagen Ja, als Zweitwagen Weiß ich noch nicht Nein 84 % der Fahrer würden auch zukünftig ein Elektroauto nutzen (z. B. als Kurzstreckenfahrzeug, aus Umweltaspekten) Als angemessenen Preis nennen 80 % der Fahrer einen Preis, der etwa dem eines vergleichbaren Kleinwagens mit Verbrennungsmotor entspricht 11

12 Teilnehmerbefragung: Elektromobilität Grundsätzlich gefällt mir das Elektroauto: 76 % der Fahrer gefällt der ion! Mit wenigen Abstrichen sogar 97 %!!! 3% sehr gut Gut gefällt beispielsweise: Beschleunigung / Wendigkeit / Fahrgefühl 21% 28% gut Geräuschlosigkeit Umweltfreundlichkeit teils/teils Elektroantrieb 48% gar nicht Weniger gut gefällt: Reichweite Ausstattung (z. B. keine Uhr) Ladedauer 12

13 Gesamtfazit aus den Befragungsergebnissen Der ion ist mit wenigen Kompromissen ein TOLLES Auto! Zielgruppe: Pendler und Zweitwagenfahrer, Rentner Einsatzgebiet: ländlicher/vorstädtischer EFH-Bereich Ladung zuhause funktioniert Strom aus erneuerbaren Energien ist wichtig Reichweite ist wesentlicher Kritikpunkt Reichweite ist wetterabhängig hängt an der Außentemperatur und am zusätzlichen Strombedarf für elektrische Verbraucher Schnellladestation wäre wünschenswert Fahrleistung der 32 ions im ersten Jahr: km!!! Ø ca km 13

14 Die Schnellladestation Schnellladestation am Factory Outlet Ochtum Park direkt an der A1: Feierliche Eröffnung fand am statt Ziel: Verlängerung der Reichweite DC-Ladung (Gleichstrom) CHAdeMO-Standard 50 kw Ladeleistung (80 % der Batterie-kapazität in 0,5 Std.) Abrechnung über EC-/Kreditkarte bzw. SMS- Payment 14

15 Die Schnellladestation Installation einer Schnellladestation gemeinsam mit ENT Seit der feierlichen Eröffnung im November 2012 wurde im Durchschnitt an 2 von 3 Tagen mindestens ein Ladevorgang registriert. Im Mittel wird das Auto mit etwa 7 kwh aufgeladen. (=1/2 Batteriekapazität des ion) Durch Installation und häufige Ladevorgänge wurden wichtige Erfahrungen gesammelt! 15

16 Altbekannt: Der Peugeot ion Kurzdarstellung Technische Daten Motortyp Elektromotor, reversibel Max Leistung kw (PS) / Drehzahl (U/min) 47 (64) / bis Kraftübertragung Batterietyp Kapazität Reichweite gemäß RL 93 / 116 / EWG Ladung Normalladung (Schuko) / Dauer Schnellladung Sitzplätze 4 Höchstgeschwindigkeit Einstufengetriebe Lithium-Ionen 16 kwh 150 km 230 V AC / 100% in 6h 400 V DC / 80 % in 0,5 h 130 km/h Abmessungen (Länge/Breite/Höhe) 3,48/1,79/1,61 Zul. Gesamtgewicht / Maximale Zuladung 1455 kg / 255 kg 16

17 Neu: Der Nissan Leaf Kurzdarstellung Technische Daten Motortyp Elektromotor, reversibel Max Leistung kw (PS) / Drehzahl (U/min) 80 (109) / 6150 Kraftübertragung Batterietyp Kapazität Reichweite gemäß RL 93 / 116 / EWG Ladung Normalladung (Schuko) / Dauer Schnellladung Sitzplätze 5 Höchstgeschwindigkeit Einstufengetriebe Lithium-Ionen 24 kwh 200 km 230 V AC / 100% in 8 h 400 V DC / 80 % in 0,5 h 145 km/h Abmessungen (Länge/Breite/Höhe) 4,45/1,77/1,55 Zul. Gesamtgewicht / Maximale Zuladung 1965 kg / 323 kg plus 50 % plus 33 % plus 15 km/h Golfgröße! 17

18 Reichweitenverlängerung Der Leaf ermöglicht durch seine höhere Reichweite einen größeren Raum für Mobilität. Schnelles Nachladen bietet die vorhandene Ladesäule am Ochtum Park Eine weitere geplante Schnellladesäule eröffnet die Möglichkeit der Reichweitenverlängerung bis nach Hannover Osnabrück Bremen Schnellladung Maifeld Dreye Schnellladung an der B6 ion ohne Schnellladestation ion mit Schnellladestation Leaf ohne Schnellladestation Leaf mit Schnellladestation Hannover 18

19 Der intelligente Zähler Smart Metering Digitale Anzeige von Einspeisung und Verbrauch Transparenz für Kunden Mögliche Selbstoptimierung Möglichkeit der Preisgestaltung mit verschiedenen Tarifen Wettbewerbsorientierte Preise für Strom und Gas Fernauslesung des Zählerstandes ohne Vor-Ort-Ablesung 19

20 Einblick in das Netz einer der Projektgemeinden ONS 8 Abgänge Heiligenrode / Maifeld (227 Haushalte) Kennzahlen: 2 Ortsnetzstationen 18 Teilnehmerhaushalte 125 kwp PV-Erzeugung 87 kw zusätzliche Last KVS Messpunkte Bewerber KVS KVS KVS KVS Technologien 2 selbstgesteuerte MS/NS-Transformatoren Smart Meter und professionelle PQ-Messungen Breitband Powerline Kommunikation ONS 7 Abgänge 20

21 e-home Dashboard Haushalte verfügen über Logins für das e-home Daten Portal Zentrale Erfassung der Messdaten (Einspeise- und Lastprofile) mit persönlicher Auswertungs-möglichkeit - Haushaltslastprofil - Ladeprofil ion - Lastprofil Klimaanlage - Einspeiseprofil PV 21

22 e-home Dashboard Überlagerung der Tagesverläufe 22

23 e-home Portal der Forschungszugang Datenportal für wissenschaftliche Untersuchungen Überlagerung und Exportfunktion von gesammelten Messdaten in Minutenwerten Grundlage für weitere Untersuchungen der begleitenden Forschung 23

24 Ein tieferer Blick in einen einzelnen e-home Haushalt Standardlastprofil VDEW H0 Die Lastverläufe zeigen, dass die neuen Technologien im e-home Haushalt substanziellen Einfluss auf die zukünftige Nutzung insbesondere der ländlichen NS-Netze haben. Last und Einspeisung verlaufen nicht zeitgleich! Die Unterschiede zum Verlauf des Standardlastprofils sind deutlich zu erkennen. 24

25 Ist unser Netz der Elektromobilität gewachsen? Tag 1 Tag 2 Aufsummierte Ladevorgänge Einzelner Ladevorgang Elektrofahrzeuge werden hauptsächlich im Pendlerverkehr oder als Zweitwagen genutzt. Das Ladeverhalten zeigt Tendenzen zur Abend- und Nachtladung, liegt jedoch hinsichtlich des Gleichzeitigkeitsfaktors deutlich unter 1! 25

26 e-home Begleitforschung 26

27 Vorstellung des e-home Jahresberichts Projekttreffen des Forschungsverbunds am in Goslar Veröffentlichung des e-home Forschungsberichts Zusammentragung aller durchgeführten wissenschaftlichen Untersuchungen im Hause E.ON Avacon und an den beteiligten Universitäten Aktueller Stand der e-home Forschungsarbeiten 27

28 Transdisziplinärer Lösungsweg Es ergeben sich spannende Spin-Off -Themen Finanzierung von Netzen Einsatz von Speichern Elektromobilität Grüner Kunde Weitere E.ON Forschungsaktivitäten 28

29 Inhalt Kurzeinführung: Das e-home Energieprojekt 2020 Schwerpunktthema: Innovative Technologien im e-home Haushalt Zukunftsaussichten: Batteriespeicher 29

30 Erweiterung der e-home Technologien um Speicher Photovoltaik: Klimatechnik: Elektromobilität: Batteriespeicher: Jeder kann und viele wollen selber zu Stromerzeugern werden wird sich in 10 Jahren auf jedem dritten Dach eine PV-Anlage finden? Der Wärmebedarf sinkt, die Komfortbedürfnisse steigen: Wärmepumpen ersetzen die klassische Heizungstechnik Beginnende Marktdurchdringung, insbesondere im Pendler- und Zweitwagensegment im Einzugsgebiet von Ballungsräumen In Ergänzung zur Stromerzeugung stellt sich vermehrt die Frage nach geeigneten Speichermöglichkeiten Wird sich die Batterie im Eigenheim etablieren? 30

31 Neue Technologie: Stationäre Speicher Rahmenbedingungen von PV- Anlagenbetreibern entwickeln sich in eindeutige Richtung fallende Eigenerzeugungskosten steigende Strompreise Prinzipskizze Tagesverlauf Speicher Bestreben der Haushalte nach größerem Eigenverbrauch und mehr Autarkie wächst Erzeugungs- und Verbrauchsspitzen fallen auseinander (vgl. Grafik) 31

32 Neue Technologie: Stationäre Speicher Ansatz: Eigenverbrauchsoptimierung durch kurzzeitige Zwischenspeicherung des selbsterzeugten Stroms von den Mittags- in die Abendstunden Prinzipskizze Tagesverlauf Speicher Beispiel: Das Elektroauto wird tagsüber für die Fahrt zur Arbeit benötigt und abends wieder vollgeladen, wenn die Sonne nicht mehr scheint. Lösung: Zwischenspeicherung des selbsterzeugten Stroms von den Mittags- in die Abendstunden mit Hilfe eines Speichers. 32

33 Stationäre Speicher: Potenziale im Haushalt 33

34 Stationäre Speicher: Kennzahlen Kennzahlen Maße Bauweise Kapazität Leistung Anbindung Lebensdauer Kosten Bis zu Kühlschrankgröße (vgl. Beispielabbildungen) kompakt oder getrennt modular ca kwh ca. 2-5 kw wechselstromseitig ca Jahre, davon i. d. R. 5 Jahre garantiert ca TEUR je Speichereinheit 34

35 Das e-home Projekt bis 2014 und danach? Weitere Nutzung der aufwendig aufgebauten Infrastruktur sinnvoll Thematik der Batteriespeicher erfordert ausreichend großen Untersuchungszeitraum Entscheidung: Verlängerung des e-home Projekts bis mindestens Mitte des Jahres 2017 E-Home hat bereits viel erreicht und wird auch zukünftig ein Leuchtturmprojekt für Forschung und die Region sein! 35

36 Wann kann ich diese Technologien zuhause nutzen? Smart Meter Ausbau in Deutschland relativ langsam, da Ergebnisse der Kosten-Nutzen Analysen umstritten Kommunikationspfad befindet sich noch in breiter Abstimmung Vorteile für Nutzer und Netzbetreiber noch nicht vollständig quantifizierbar (Einbaukosten, Tarife, Ersparnisse ) Diskussion: Wann werden die e-home Technologien (Elektrofahrzeug, Smart Meter, Stromspeicher, etc.) verfügbar und rentabel sein? 36

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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