Intelligente Nutzung von Batteriespeichersystemen im Privathaushalt. Bernd Schwartz

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1 Intelligente Nutzung von Batteriespeichersystemen im Privathaushalt Bernd Schwartz

2 Inhalt Aufbau von Stromspeichersystemen Kostenrelevante Parameter Intelligente Nutzung Beispiele Zusammenfassung und Ausblick

3 Speichertechnologien Wiederaufladbare Elektrochemische Energiespeicher interne Speicherung Blei-Säure Li-Ionen Blei-Gel Li-Polymer FeNi Li-Luft NiCd Li-Schwefel NiMH SuperCaps externer Speicher Brennstoffzelle Redox-Flow NaS ( Hochtemperatur ) NaNiCl ( Zebra, Hochtemperatur ) PEM Vanadium SOFC Fe/Cr DMFC Br 2 /Cr MCFC

4 Speichertechnologien Die Lithiumspeicherfamilie LMO NMC LCO LFP Hohe Differenz: kann gefährlich sein hohe Energiedichte Geringe Differenz: weniger gefährlich geringere Energiedichte

5 Speicherkonzepte Eigenverbrauchserhöhung Netzparallelbetrieb Photovoltaikmodule Xxxxx xxxxx Windenergie xxxxxxxxxx Ab 4,6 kva ist ein dreiphasiger Netzanschluss vorgeschrieben. Mikro-BHKW Gilt auch für den Speicher! Öffentliches Stromnetz

6 Speicherkonzepte Eigenverbrauchserhöhung Umschaltung Inselbetrieb Photovoltaikmodule Xxxxx xxxxx Windenergie xxxxxxxxxx Mikro-BHKW Zusätzlicher Platzbedarf für die Schalttechnik Öffentliches Stromnetz

7 Speicherkonzepte Photovoltaische Heizungsunterstützung 1 = Eigenverbrauch 2 = Heizungsunterstützung 3 = Netzeinspeisung

8 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller DC gekoppeltes, modulares Speichersystem, wie z.b. Nedap Quelle: Nedap Die Beispiele stellen keine Verkaufsempfehlung dar. Sie sollen den Stand der Technik widerspiegeln.

9 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller All in One Lösung, wie z.b. Voltwerk Quelle: Voltwerk Die Beispiele stellen keine Verkaufsempfehlung dar. Sie sollen den Stand der Technik widerspiegeln.

10 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller Modulare, sehr variable Lösung, wie z.b. Studer Quelle: Studer Die Beispiele stellen keine Verkaufsempfehlung dar. Sie sollen den Stand der Technik widerspiegeln.

11 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller Smart-Home Komplettlösung, wie z.b. von Solarworld Quelle: Solarworld Die Beispiele stellen keine Verkaufsempfehlung dar. Sie sollen den Stand der Technik widerspiegeln.

12 Inhalt Aufbau von Stromspeichersystemen Kostenrelevante Parameter Intelligente Nutzung Beispiele Zusammenfassung und Ausblick

13 Kosten Was kostet ein Speicher? Je nach Lieferumfang und Batterie zwischen 1500,- und 4000,- pro kwh Speicherkapazität Beispielpreise An Endkunde, je nutzbarer Batteriekapazität pro kwh, in Euro, ohne MWSt. Quelle: Presseveröffentlichungen 2013 (teilweise umgerechnet von Gesamtkapazität) Unverbindliche Angaben, aktueller Preis kann abweichen Akasol Neocube 1550,- IBC 8.0 Pb 1750,- Dispatch Energy 2300,- IBC 5.0 Li 2200,- BYD 1500,- Juwi HomePower M 2300,- Conergy VS5 8,8 3700,- Solarworld Sunpac 1500,- E3/DC S ,- Tritec Cell L 3800,- Knubix Knut 3400,- Varta Engion 2300,-

14 Kostenrelevante Parameter Speichersysteme unterscheiden sich im Lieferumfang: Speichermedium Blei, Lithiumeisenphosphat Batteriemanagementsystem ( BMS ) Wartungsfunktion ( z.b.: Säurepumpe ) Garantiezeit 2, 5, 7, 10 15, 20 Jahre Laderegelung Berücksichtigung einzelner Zellparameter Extrafunktionen Smart-Home Funktionalität, USV /Inselbetrieb Integrierter Wechselrichter für PV Optimierter DC Wechselrichter Service Hat der Hersteller Erfahrung oder wird das Gerät beim Kunden entwickelt?

15 Kostenrelevante Parameter Kostenrelevante Batterieparameter Entladetiefe Temperaturbereich Wirkungsgrad Selbstentladung Sicherheit Leistungsdichte Energiedichte Zyklenlebensdauer kalendarische Lebensdauer Aufstellungsraum ( Anforderungen und Platzbedarf )

16 Kostenrelevante Parameter Detailbeispiel für kostenrelevante Batterieparameter Zyklenlebensdauer und Entladetiefe Anforderungen - Mindestens 250 Vollzyklen im Jahr - Typisch 7000 Zyklen in 20 Jahren Mit einer Batterie oder wechseln - Unterscheidung Ost / West und Süddach: Vormittags / nachmittags Speicherung oder täglich ein Zyklus? Bei 50% Entladung 1500 Zyklen Lebensdauer Bei 30% Entladung 2700 Zyklen Lebensdauer Quelle: Datenblattangabe der Bleibatterie L16REA

17 Kostenrelevante Parameter Detailbeispiel für kostenrelevante Batterieparameter Temperaturbereich Anforderungen - Standort der Batterie Keller, Wohnraum, Schuppen - Belüftung Außenluft, Innenraumzirkulation Bei 25 C Umgebungstemperatur 100% Kapazität Bei 0 C Umgebungstemperatur 70% Kapazität Quelle: Datenblattangabe der Bleibatterie L16REA

18 Förderung und Vorsteuer KfW-Förderprogramm Nr. 275 Erneuerbare Energien Speicher Für Privatpersonen, Unternehmen und Landwirte Ab 1,56 % effektiver Jahreszins ( mit Tilgungszuschuss für den Speicher ) Für kombinierte Anlagen aus Photovoltaik und Batteriespeicher Auch zur Speichernachrüstung von Photovoltaik-Anlagen, die nach in Betrieb gingen Laufzeit und Zinsbindung bis zu 20 Jahre möglich Anforderungen an Batteriespeicher und Photovoltaik-Anlage: Die Leistung der PV-Anlage, die mit dem Batteriespeichersystem verbunden wird, ist < 30 kwp Für eine Photovoltaik-Anlage kann jeweils nur ein Batteriespeichersystem gefördert werden Das Speichersystem befindet sich in Deutschland und wird mindestens 5 Jahre betrieben Es werden dauerhaft nur max. 60% der PV-Anlagenleistung in das Netz eingespeist Eine offene Schnittstelle zur Fernparametrierung ist vorhanden Steuern Speicherlösung alleine Kein Vorsteuerabzug wegen fehlender Gewinnerzielungsabsicht. Speicherlösung mit PV-Anlage Ein Vorsteuerabzug kann möglich sein, wenn mit der Gesamtanlage über die Laufzeit ein Gewinn erzielt wird.

19 Betriebskosten Wartung Die Wartung ist je nach Batteriehersteller sehr unterschiedlich selbst innerhalb einer Batterieklasse. So ist bei einigen Bleibatterien der Säurepegel zu kontrollieren, bei anderen nicht > In der Betriebsanleitung nachsehen. Batterietausch Bei Bleibatterien ist in der Regel mindestens ein Batteriewechsel im Laufe des Systemlebens vorzusehen. Bei manchen Herstellern ist dieser Wechsel bereits im Kaufpreis enthalten. Entsorgungskosten Das Recycling von Bleibatterien ist geregelt, Bei Lithiumbatterien gibt es noch individuelle Lösungen.

20 Inhalt Aufbau von Stromspeichersystemen Kostenrelevante Parameter Intelligente Nutzung Beispiele Zusammenfassung und Ausblick

21 Intelligente Nutzung Einspeisemanagement ist notwendig, um die KfW-Förderung zu erhalten Dazu ist eine Programmierung durch den Anwender am Gerät oder als App vorzusehen. Das Ladetiming muss stimmen Wird der Speicher zu früh geladen, dann geht Energie verloren, wenn abgeregelt werden muss ( KfW-Förderungsbedingung ). Wird der Speicher zu spät geladen, dann steht nicht genug Strom zum Eigenverbrauch zur Verfügung. Eine Zeitschaltuhr reicht nicht zur Ladesteuerung. Eine Wetterprognose ist notwendig. Synergien nutzen Wenn Verbraucher und Netzeinspeisung mit der Speichersteuerung geschaltet werden und Wetterdaten vorliegen, warum dann nicht gleich eine komplette Smart-Home-Lösung integrieren?

22 Intelligente Nutzung Von der Speichersteuerung zur Smart-Home-Lösung Ein intelligentes Interface in der Speichersteuerung zu den am Markt existierenden Gebäudemanagementsystemen ( EIB, KNX, LON, PLC, ) ist die Lösung. Zusätzlicher Nutzen Energieeinsparung durch Lastverschiebung In dem Projekt Modellstadt Mannheim wurden durch Lastverschiebung ca. 7% Energieeinsparung erreicht. Lastverschiebung und - Kontrolle im Ortsnetz Ein Mehrwert, der den Stadtwerken den Ausbau im Ortsnetz entlastet. Standardisierung? Es gibt verschiedene Ansätze mit unterschiedlichen Schwerpunkten, wie OGIMA, Qivicon, EEB, Rockethome,

23 Inhalt Aufbau von Stromspeichersystemen Kostenrelevante Parameter Intelligente Nutzung Beispiele Zusammenfassung und Ausblick

24 Beispielanlage Installation eines SENEC Speichersystems Ausgeführt durch Solarpark Rodenäs Angeschlossen an ein 5,5 kwp 48 Süd ausgerichtete Solaranlage mit 980 kwh/kwp Jahresertrag

25 Eigenverbrauchsquote Monatliche Eigenverbrauchsquote erzeugte kwh Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012

26 Eigenverbrauchsquote Monatliche Eigenverbrauchsquote erzeugte kwh Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012

27 Reduzierter Netzbezug Beispiel Eigenverbrauchserhöhung 2 kwp PV-Anlage variable Batterie Westausrichtung 4 Personenhaushalt

28 Reduzierter Netzbezug Beispiel Eigenverbrauchserhöhung Strom ( kwh ) Januar Dezember [ GRAFIK ] 400,0 350,0 300,0 Januar 250,0 200,0 150,0 Dezember

29 Reduzierter Netzbezug Bestimmung des Netzunabhängigkeitsgrades* ( * = hängt vom individuellen Jahresenergieverbrauch ab ) 35% Beispiel: 35% Unabhängigkeit lassen sich mit 2 kwp PV und 3,5 kwh Speicher erreichen

30 Erfahrungen Seit Kurzem werden in größerer Anzahl Stromspeicher in Deutschland installiert. Erste Erfahrungen: Räumliche Nähe von Batterie und Wechselrichter ( Verkabelung ) Auf Durchlüftung, insbesondere bei Bleibatterien, ist zu achten Gewicht beachten ( Bodenbelastung, Transport ( Türbreite, Raumhöhe )) Ausreichend Platz am Aufstellungsort Speicher müssen immer von einer Fachkraft installiert werden Speicher und Lastkurve müssen zueinander passen ( z.b.: Geschirrspüler 2 kw ) Ost / Westdach kann gegenüber einem Süddach Vorteile haben Faustregel zur Dimensionierung: Der nutzbare Speicher soll eine Größe von etwa einem Tausendstel des Jahresstromverbrauchs betragen. Beispiel Bleibatterie Beispiel Lithiumbatterie Entladetiefe von max. 50% Entladetiefe von max. 80% Jahresstromverbrauch 4000 kwh Jahresstromverbrauch 4000 kwh Batteriekapazität 8 kwh Batteriekapazität 5 kwh

31 Inhalt Aufbau von Stromspeichersystemen Kostenrelevante Parameter Intelligente Nutzung Beispiele Zusammenfassung und Ausblick

32 Zusammenfassung 100% Netzunabhängigkeit werden realistisch nicht erreicht Netzparallelbetrieb und Eigenverbraucherhöhung ist sinnvoll Eine Rückspeisung von Batteriestrom in das Netz ist nicht empfehlenswert Die zugesicherten Eigenschaften der Batterien sind sorgfältig zu prüfen Wechselrichter und Batterie müssen aufeinander abgestimmt sein Es gibt keine Lösung, die für alle Anwendungsfälle passt Gefühlte Sicherheit als Kapitalanlage und gegen Strompreisanstieg Zusammen mit Smart-Home-Integration Steigerung des Wohnkomforts

33 Ausblick Verbesserter Wirkungsgrad durch optimale Abstimmung von Wechselrichter und Batterie Fortschritte in der Normung führen zu standardisierten Produkten Kostenreduktion durch erhöhte Produktionsmenge Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit