Mehr Solarstrom im Verteilnetz: Sieben Alternativen zum Netzausbau

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1 Mehr Solarstrom im Verteilnetz: Sieben Alternativen zum Netzausbau Lausanne, 11. April 2014, Christof Bucher

2 Projekthintergrund Distribution Grid Analysis and Simulation with Photovoltaics (DiGASP) _ ETH Dissertation und PV ERA NET Projekt _ Leitfrage: Wie viel Solarstrom verträgt das Niederspannungsnetz? _ Resultate aus dem Projekt _ 25% in fast jedem Fall, meist deutlich mehr. _ Mit diversen Massnahmen lässt sich der Anteil stark erhöhen. 2

3 Massnahmen zur Erhöhung des Solarstromanteils Netz _ Netzausbau _ Netztopologie _ automatische regulierter Ortsnetztransformator Photovoltaikanlage _ Blindleistungsmanagement _ Begrenzung Leistungsspitzen _ Neigungswinkel, Ausrichtung _ Spannungsniveau und -toleranz Last _ Lastmanagement (Demand Side Management, DSM) Weitere _ Dezentrale Speicher _ Weitere dezentrale EEA 3

4 Massnahme 1: Spannungsniveau und -toleranz _ Ziel: Einhaltung EN50160 (Netzspannung darf nicht mehr als 10% steigen). _ Massnahme heute: Relative Spannungserhöhung darf maximal 3% sein. _ Folge: sehr konservative Bewilligungspraxis. _ Abhilfe: Bewilligungspraxis ändern. Bis zu 50% mehr PV dank Gleichzeitigkeit PV-Last, Verdoppelung bei Anpassung Spannungstoleranz nach EN

5 Massnahme 1: Spannungsniveau und -toleranz 5

6 Massnahme 2: Blindleistungsmanagement _ Abgabe / Aufnahme von Blindleistung (cos < 1.0) des Wechselrichters beeinflusst die Netzspannung. _ Bei hohen Netzspannungen (wegen hoher PV-Einspeisung) können Wechselrichter die Spannung senken, belasten damit aber das Netz zusätzlich. _ Lösung: Netzanalyse. Je länger die Leitungen, desto wirkungsvoller die Massnahme. 0% bis ca. 50% mehr PV sind möglich. 6

7 Massnahme 2: Blindleistungsmanagement 7

8 Massnahme 3: Wirkleistungsbegrenzung _ Die Leistungsspitzen von PV-Anlagen sind teuer, haben aber wenig Wert. _ Der Verzicht auf wenig Energie ermöglicht die Integration von viel zusätzlicher PV im Netz. _ Vorschlag: Auf 2% der Energie verzichten, und 40% mehr PV ans Netz bringen. _ Kombiniert mit Massnahme 1 werden die Verluste reduziert. 8

9 Massnahme 3: Wirkleistungsbegrenzung 9

10 Massnahme 4: Ausrichtung _ Nach Süden ausgerichtete PV-Anlagen haben ihre Ertragsspitze am Mittag, nach Westen ausgerichtete am Nachmittag. _ Aber: Der reduzierte Mittagsspitze folgt ein reduzierter Jahresertrag oft ein Nullsummenspiel. _ Fazit: Ost-West ja, die Netzentlastung ist jedoch meist gering. 10

11 Massnahme 4: Ausrichtung 11

12 Massnahme 5: Lastmanagement _ Stand heute: Kaum ein Boiler ohne Lastmanagement! _ Nur: Lastmanagement optimiert für Atomkraftwerke. _ Grosses, brachliegendes Potenzial. _ Nutzen für PV-Integration nur insbesondere dann, wenn gleichzeitig Massnahme 3 (teilweise) umgesetzt wird. _ Ausmass von Nutzen stark von Annahmen abhängig. Hier: + 30% - 70% PV. 12

13 Massnahme 5: Lastmanagement 13

14 Massnahme 6: Dezentrale Speicher _ Speicher sind «teuer und wertvoll». _ 1 Stunde Speicher (1 Stunde Nennbetrieb der PV-Anlage) ermöglicht 50% mehr PV im Netz. 4 Stunden Speicher ermöglichen 200% mehr PV. _ Intelligentes Speichermanagement ist wichtig. _ Mittagsspitze soll gespeichert werden, nicht die Randstunden. 14

15 Massnahme 6: Dezentrale Speicher 15

16 Massnahme 7: automatischer Ortsnetztransformator _ Weil das Verteilnetz für Lasten, nicht aber für PV gebaut wurde, ist die Trafospannung oft auf ca. 104% eingestellt. _ Ein permanentes Absenken der Spannung ist nicht möglich, weil sonst Lasten an langen Leitungen nicht mehr sicher versorgt werden können. _ Abhilfe: Ein automatischer Ortsnetztransformator passt die Spannung jederzeit den aktuellen Gegebenheiten an. _ Wirkung: Falls die Belastungsgrenze der Betriebsmittel es zulässt, bis zu einer Verdoppelung der PV-Aufnahmekapazität im Netz. 16

17 Fazit und Aufforderung (1) _ Berücksichtigen Sie die Lasten im Netz beim Anschluss von PV-Anlagen. _ Verwenden Sie innovative Blindleistungsregelungskonzepte wie z.b. Q = f(u). _ Begrenzen Sie die Wirkleistungseinspeisung ABZÜGLICH Eigenverbrauch, idealerweise P = f(u). _ Setzen Sie sich bei dezentralen Speicher für netzfreundliche Ladestrategien ein, z.b. mit Wirkleistungsbegrenzung. _ Denken Sie vor dem Netzausbau über Alternativen nach. 17

18 Fazit und Aufforderung (2) _ Es gibt viele Möglichkeiten, eine PV-Anlage «netzfreundlicher» zu betreiben. Schaffen Sie Anreize, damit die Betreiber diese implementieren! _ Tarifgestaltung (Verbrauch / Einspeisung) _ Vereinfachte Anschlussbedingungen / Erlass Netzausbaukosten _ Support für Home-Automation (Erhöhung Eigenverbrauch) 18

19 Christof Bucher, Projektleiter Basler & Hofmann und Doktorand ETH Zürich Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Christof Bucher 19

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