Integration von E-Fahrzeugen in Smart- Buildings. Dr. Wedigo von Wedel Einfach Elektrisch, Konferenz Oldenburg 9. Juli 2015

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1 Integration von E-Fahrzeugen in Smart- Buildings Dr. Wedigo von Wedel Einfach Elektrisch, Konferenz Oldenburg 9. Juli 2015

2 Elektromobilität und Hausenergiesysteme: Wie definiere ich Smart Home? Im Smart Home werden verschiedene Aspekte der Haustechnik, wie Heizung, Haushaltsgeräte und Elektroautos, miteinander zu einem intelligenten System vernetzt. Die Energieverteilung wird automatisch gesteuert und ständig optimiert. Quelle: s. Bildunterschrift Quelle: Smartgrids Austria, Die österreichische Technologieplattform zum Thema Smart Grids

3 Elektromobilität und Hausenergiesysteme 1980 er: Haus und Auto haben noch keine Berührung Auto und Haus werden völlig getrennt voneinander betrieben Dr. Wedigo von Wedel / HWK Summer School Electro Mobility

4 Elektromobilität und Hausenergiesysteme seit 1990 ergänzt Photovoltaik die Systeme Neue Optionen ergeben sich» Photovoltaik für Eigenversorgung und Netzeinspeisung

5 Elektromobilität und Hausenergiesysteme Ab 2012: Batteriespeicher ziehen in die Gebäude ein Batterien eröffnen weitere Freiheitsgrade» Zwischenspeicherung von Strom aus erneuerbaren Energien» Laden und Entladen in Verbindung mit dem Stromnetz Dr. Wedigo von Wedel / HWK Summer School Electro Mobility

6 Elektromobilität und Hausenergiesysteme Verbrauchsprofil mit Solaranlage und Speicher Lastprofile auf Basis VDI 4655, Photovoltaikprofile für Typ-Tage ergänzt Einfamilienhaus, 4.5 MWh / Jahr elektrischer Energiebedarf Installierte Photovoltaik 4kW P, Jahresertrag 3.7 MWh

7 Elektromobilität und Hausenergiesysteme: Wie viel Speicher brauchen wir? 4.5 MWh pro Jahr entspricht 514 W Durchschnittslast

8 Nutzbare Speicherkapazität [kwh] Elektromobilität und Hausenergiesysteme Eigenverbrauch vs. Autarkie: Welches Ziel soll es sein? Produktionsdeckungsgrad Bedarfsdeckungsgrad Erzeugte photovoltaische Energie [MWh/Jahr] Wenig PV großer Speicher: viel lässt sich selbst nutzen Große PV großer Speicher: nötig für geringe Netzabhängikeit

9 Elektromobilität und Hausenergiesysteme: Und jetzt kommt das E-Fahrzeug mit Speicher hinzu Der größere und leistungsfähigere Speicher eines BEV eröffnet neue Möglichkeiten

10 Elektromobilität und Hausenergiesysteme: Grundlegende Gedanken zur energetischen Nachbarschaft Der Energiebedarf eines EV wird angenommen mit 20 kwh pro 100 km km p.a. bedeuten Fahrstrombedarf von 2 MWh (ca. wie ½ Haus zusätzlich) Autos (auch E-Automobile) verlassen morgens den Heimstellplatz» Eigener PV-Strom kann nicht direkt genutzt werden Abends/nachts stehen auch E-Autos vorwiegend zuhause» Dunkelheit: Kein PV-Strom am Heimstellplatz verfügbar Die Heimspeicher sind voll, wenn das E-Fahrzeug zuhause eintrifft.» Entladung aber für Heimenergiebedarf kein Umladen Fazit: PV-Heimladung ist im Grunde genommen für Arbeitsplatz-Pendler nicht möglich. Diese Möglichkeit bietet sich an für Residualfahrzeuge.

11 Elektromobilität und Hausenergiesysteme: Wie viel eigener PV-Strom ist überschüssig vorhanden? Heim PV lässt sich direkt nur zu rund 30 % nutzen» 70 % ist frei für andere Verwendung Heim PV - mit Speicher - lässt sich zu rund 60 % nutzen» 40 % frei für andere Verwendung Auch mit einem Heimspeicher werden noch 40% des PV-Stromes (4 kwp, 3700 kwh p.a.) entweder in das Netz eingespeist» oder besser: können für die eigene Mobilität genutzt werden. 40% der PV-Energie entsprechen rund 1800 kwh» bzw. 70 % der jährlichen Antriebsenergie für das Fahrzeug mit durchschnittlichem Tagesbedarf ( = Speicherfähigkeit) von 5,48 kwhe

12 Nutzbare Speicherkapazität [kwh] Elektromobilität und Hausenergiesysteme Bessere PV-Ausnutzung mit E-Auto Produktionsdeckungsgrad Bedarfsdeckungsgrad Erzeugte photovoltaische Energie [MWh/Jahr] E-Auto bringt Last (2 MWh) und freien Speicher von 5,5 kwh PV Ausnutzung erhöht / Verdopplung PV ca. 70% Versorgung

13 Elektromobilität und Hausenergiesysteme: Wieviel könnte ein E-Fahrzeuges davon aufnehmen? Bei PV mit Speicher Ohne BEV: Mit BEV: 55 % Angebotsnutzung und 55 % Bedarfsdeckung 80 % Angebotsnutzung und 50 % Bedarfsdeckung (Jahresbedarf für das Residualfahrzeug im Beispiel: 2 MWh p.a. = 5,5 kwh Bedarf pro Tag) Heimische PV kann den Fahrstrombedarf zu ca. 50% liefern. Verdoppelung der Solaranlage von 4 kwp auf 8 kwp: Bedarfsdeckung verbessert sich (nur) auf rund 65 % Fahrstrom lässt sich immerhin bis zu ca. 50 % günstig vom Dach beziehen. PV-Ausbau nur wegen E-Auto nicht empfehlenswert. Alle Elektroautos müssen sich immer wieder am Netz sehen lassen!

14 Elektromobilität und Hausenergiesysteme: Laden am Netz unvermeidlich - gesteuertes Laden Die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Hausanschlusspunkt muss intelligent werden -> ISO Das Hausenergiesystem muss über die Verteilung der Energieströme entscheiden können. Einige Projekte sind in der Durchführung:

15 Elektromobilität und Hausenergiesysteme Haltbarkeit der Batterie für Sekundäranwendungen Bei BEV-Anwendungen werden auch bei unterschiedlichen Fahrprofilen nicht mehr als 1500 Zyklen erreicht. Hybrid-Anwendungen fordern der Batterie wesentlich mehr ab, hier liegt die Belastung bei Vollzyklen Quelle: Projekt DEFINE, TU Wien Haltbarkeit liegt nach Stand der Technik derzeit um 5000 Zyklen Zusatzanwendungen sind bei BEV gut denkbar, bei Plug-in Hybriden steht nur wenig Spielraum zur Verfügung.

16 Elektromobilität und Hausenergiesysteme Haltbarkeit der Batterie für Sekundäranwendungen Bei BEV führen derzeit denkbare V2G-Aufgaben zu zusätzlich ca Vollzyklen» Zusatznutzung ist gut möglich PHEV erreichen bereits mit ihrer Primäraufgabe das Ende ihrer Haltbarkeit. Quelle: Projekt DEFINE, TU Wien Auch mit derzeitig denkbaren Zusatzanwendungen werden die Batterien im BEV nicht bis zu ihrer Grenze belastet.

17 Elektromobilität und Hausenergiesysteme Gemeinsam sind wir stark mit Primärregelleistung Die Energy Storage Cloud schafft die Verknüpfung von einzelnen, realen Speicherkapazitäten zu gemeinsamen virtuellen Energiespeicherkapazitäten, die erneuerbare Energien zukünftig effizient in die Energieversorgung integrieren können. Die Einsatzmöglichkeit für eine übergreifende Kommunikation und Adressierbarkeit von stationären Speichern werden bereits von uns miterforscht.

18 Elektromobilität und Hausenergiesysteme Elektrofahrzeuge riesiges Potenzial für Leistungsreserve Leistungsreserve über Elektromobilität» Mit der Gesamtzahl von 45 Mio. Fahrzeugen in Deutschland» Einem potentiellen Leistungsabruf von 10 kw pro Fahrzeug am Netz» und einer zeitgleichen Verfügbarkeit von 90% aller E-Autos: Es würden rund 400 GW Leistung immer flächig verteilt bereitstehen. Dies entspricht einer 8-fachen Absicherung der Mindestleistung 50 GW für das deutsche Energiesystem Auswirkung der Elektromobiltät auf die Preise für den Regelenergiemarkt in D mit 700 MW und 3 TWh? Besonders vorteilhaft: Die Speicher werden fürs Autofahren angeschafft und bezahlt. Sie sind immer auf Stand der aktuellen Technik, da die Fahrzeugflotte einer ständigen Erneuerung unterliegt.

19 Elektromobilität und Hausenergiesysteme Anbindung ans Haus durch induktive Koppelung Die Anbindung ans Netz muss bequem und unbemerkt erfolgen, um möglichst viele Fahrzeuge ans Netz zu bekommen. induktiver und bidirektionaler Energiefluss bringt große Vorteile.

20 Elektromobilität und Hausenergiesysteme Elektrofahrzeuge werden zu Bausteinen im Energiesystem Zusammenfassung» E-Fahrzeuge lassen sich über Smart Homes nicht vollständig versorgen. Es ist immer Bezug von Netzstrom erforderlich.» Eine bequeme und unbemerkt immer bestehende drahtlose Netzankoppelung der E-Fahrzeuge kann Vorteile für alle Beteiligten (Auto, Haus, Netz) zur Geltung bringen.» Netzgekoppelte E-Fahrzeuge bilden zukünftig eine riesige, kostenlose und sich erneuernde Leistungsreserve für die Elektrizitätsversorgung.» Das Potenzial für den Energieumsatz des Speichers im Elektroauto (BEV) wird auch mit überlagerten Netzdienstleistungen (V2G) nicht ausgeschöpft.» Bedenken gegen wertmindernde Abnutzung der Batterien durch V2G-Nutzung (damit verbunden: Kompensationsforderungen) sind zunehmend unbegründet.

21 NEXT ENERGY Forschung für die Energie von morgen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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