MIT STARKEN IDEEN DIE WELT VERÄNDERN

Transkript

1 Titel: Netzstabilisierung im Niederspannungsnetz am Beispiel eines Ortsspeichers Autor: Marco Siller Bad Staffelstein, MIT STARKEN IDEEN DIE WELT VERÄNDERN

2 Anfangsbetrachtung DENA II Studie zum Netzausbau Konzentration auf Übertragungsnetze Ausbau von über km geplant zeitlicher Rahmen sehr kritisch Beitrag der Erneuerbaren Energien zur Systemsicherheit wurde betrachtet Ansatz ausschließlich auf zentraler Energieproduktion (Desertec, Off-Shore) Gefährdung des Zubaus von Photovoltaik, die Niederspannungsnetze weitgehend nicht betrachtet wurden. Quelle: Agricola, Integration Erneuerbarer Energie, April 2010 Mittweida

3 Anfangsbetrachtung Anschlussebene der Photovoltaik 80% Niederspannungsebene 20% Mittelspannungsebene Schlussfolgerung: Um den Zubau der PV nicht zu begrenzen, muss das Niederspannungsnetz ausgebaut werden. Quelle: EEG-Anlagenstammdaten ( ) und Bundesnetzagentur ( ) Mittweida

4 Anfangsbetrachtung Ausbauszenario für Erneuerbare Energien Anteil PV langfristig 20-30% Erreichen der CO 2 bei geringerem Ausbau der EE zeitlich kritisch Lösung muss zeitlich schnell umsetzbar sein, um den Ausbau der unterschiedlichen EE zu schaffen. Quelle: Prof. Quaschning, Stromversorgung der Zukunft, Juli 2011 Mittweida

5 Netzkapazität Abschätzen der Netzkapazität Mittweida

6 Untersuchung Netzstruktur im NS Netz Netztypen im Niederspannungsnetz Strahlennetz in Dörfern im ländlichen Bereich Quelle: Scheffler; Bestimmung der maximal zulässigen Netzanschlussleistung Photovoltaischer Energiewandlungsanlagen in Wohnsiedlungsgebieten, 2002 Mittweida

7 Untersuchung Netzstruktur im NS Netz Netztypen im Niederspannungsnetz Maschennetz im Vorstadtbereich Quelle: Scheffler; Bestimmung der maximal zulässigen Netzanschlussleistung Photovoltaischer Energiewandlungsanlagen in Wohnsiedlungsgebieten, 2002 Mittweida

8 Untersuchung Netzstruktur im NS Netz Auswirkungen des Zubaus von Photovoltaik im NS Netz ohne Photovoltaik Spannungsabfall über die Stranglänge mit Photovoltaik Lastumkehr und somit Spannungserhöhung am Strangende. Quelle: Witzmann, Clusterforum: Netzeinbindung Photovoltaik, März 2010 Mittweida

9 Untersuchung Netzstruktur im NS Netz Ergebnis: Kritische Netzstrukturen für PV Zubau sind Vorstadtnetze (Einfamilien-, Doppel-, Reihenhäuser) Dorfnetze (Einfamilienhäuser, wenige Bauernhöfe) Landnetze (Bauernhöfe, wenige Einfamilienhäuser). Lösungsansatz: Entnahme von Wirkleistung führt zur Spannungsreduzierung im Ortsnetz Wirtschaftliche Speicherkapazität möglich, da eine Spannungsreduzierung bei vollem Speicher auch mit Blindleistung gesteuert werden kann. Mittweida

10 Projekt Ortsnetzspeicher zur Netzstabilisierung Beteiligte: SWN Stadtwerke Neustadt GmbH und IBC SOLAR AG Standort: Fechheim Zeitplan / Meilensteine: Projektstart März 2010 Ende der Vorbereitungsphase Dezember 2010 Messsystem platziert seit Mai 2011 Aufbau Speicher Juli 2012 Inbetriebnahme September 2012 Übergabe Oktober 2012 Mittweida

11 Netzplan Standort Fechheim Mittweida

12 Wochenergebnisse Standort Fechheim Energieverlauf Trafo im Ortsnetz Leistung Wac Spannung Vac Zeit 13. Jun. 14. Jun. 15. Jun. 16. Jun. 17. Jun. 18. Jun. 19. Jun. Zeit 220 Leistung Trafo Verteiler U1 Verteiler U2 Verteiler U3 Mittweida

13 Tagesergebnis Standort Fechheim Energieverlauf Trafo im Ortsnetz Leistung Wac Spannung Vac Zeit 2:04 5:24 8:44 12:04 15:24 18:44 22:04 Zeit 220 Leistung Trafo Verteiler U1 Verteiler U2 Verteiler U3 Mittweida

14 Haushaltsspeicher vs. Ortsnetzsspeicher Vermeidung von Strombezug als Investitionsmotiv des Eigentümers Ziel: wirtschaftliche Lösung zur Vermeidung von Strombezug NS Netzbetreiber ist verantwortlich für Netzausbau / Stabilisierung Ziel: wirtschaftliche Gesamtlösung zur Netzstabilisierung mit Zusatznutzen 3-phasige Blindleistungskompensation Leistungsreserven zur Begrenzung des Strombezugs Schnelle Reaktionsmöglichkeit. Bild: Last- und Erzeugungskurve eines Haushalts Mittweida

15 Messergebnis im Juni 2011 vor Einbau des Speichers (Tagesdarstellung) Energieverlauf Trafo im Ortsnetz Stunden 240 Leistung Wac Spannung Vac Zeit 2:04 5:24 8:44 12:04 15:24 18:44 22: Zeit Leistung Trafo Verteiler U1 Verteiler U2 Verteiler U3 Mittweida

16 Dimensionierungsbasis Speicherkapazität Kapazität des Speichers entspricht 46% der erzeugten Tagesenergie 8:00 17:00 Mittweida

17 Ergebnisse der Messung (Juni 2011) Max. Spannung am Strangende: Max. Rückspeiseleistung am Trafo: Max. rückgespeiste Energie: 250 V 51,9 kw 296 kwh Dimensionierung: 296 kwh Tagesenergie x 46% = 136 kwh nutzbare Speicherkapazität 51,9 kw Spitzenleistung x 60% = 30 kw gewählte Nennkapazität: Nennleistung WR: 240 kwh (120 kwh nutzbar) 45 kw (systemtechnisch bedingt) Zusätzliche Bereitstellung von Blindleistung bei geladenem Speicher Mittweida

18 Erste Ergebnisse Netzstruktur Test Netz Mittweida

19 Spannungsreduzierung durch Laden der Batterien Mittweida

20 Ergebnisse Testbetrieb Mittweida

21 Nächste Schritte: Erfassung und Auswertung der Daten Abstimmung der Regelung hinsichtlich: Regelgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Netzqualität Spannungsbänder bezüglich Lademanagement Lebensdauer Batterie wirtschaftliches Optimum ermitteln Optimierung Gesamtsystem: Bauform / Aufbau Speichertechnologie Skalierbarkeit Darstellen der gesamtwirtschaftlichen Vorteile gegenüber klassischem Netzausbau Mittweida

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! IBC SOLAR AG Am Hochgericht 10 D Bad Staffelstein Marco Siller Leiter Produktmanagement / Produktentwicklung Marco.Siller@ibc-solar.de Telefon Telefax Mittweida