Intelligentes Laden von Elektroautos im Bilanzkreis

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1 Intelligentes Laden von Elektroautos im Bilanzkreis Hannes Kirchhoff (316154) Student im Master Regenerative Energiesysteme Vortrag für Neue Entwicklungen auf den Energiemärkten Prof. Erdmann, Fachgebiet Energiesysteme Betreuung: Rusbeh Rezania (TU Wien) 1

2 Gliederung I. Einführung: Grundlagen zum Bilanzkreis II. Roadmap I. Verbrauchs- und Erzeugungsstruktur II. Ausgleichsenergie und der rebap III. Funktion der Elektroautos III. Problemstellung und Ladealgorithmus IV. Ergebnisse V. Diskussion und Zusammenfassung 2

3 Grundlagen zum Bilanzkreis Ein Bilanzkreis besteht aus Verbrauchern und Erzeugern Deckung des Verbrauchs muss erzielt werden Ist dies nicht möglich wird Ausgleichsenergie bezogen Diese wird mit dem ex-post ermittelten, regelzonenübergreifender einheitlichen Ausgleichsenergiepreis (rebap) in Rechnung gestellt Quelle: (Erdmann & Zweifel, 2008, p. 333; NEXT Kraftweke, 2012) Quelle: (Erdmann, 2011) 3

4 Roadmap-Simulation eines Bilanzkreises Zusammenstellung des Verbrauchs Standartlastprofile Erzeugungsstruktur (gemessene Anlagenprofile) Rahmenbedingung: Energetische Gleichheit zwischen Jahreserzeugung und verbrauch des Bilanzkreises Feststellen des Ausgleichsenergiebedarfs Laden der Elektroautos (Reduktion der Überschusses der Erzeugung) Bewertung der Ladekosten Quelle: (Erdmann, 2011) 4

5 kw Verbrauchsstruktur Standartlastprofile für 100 Haushalte (50% des Gesamtverbrauchs) Gewerbebetrieb (27 %) Landwirtschaftliche Betriebe ( 3 %) Bandverbrauch Industrie (20%) Gesamtverbrauch im Jahr: 700'000 kwh/a Load Curve Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Quelle: eigene Darstellung (Matlab) 5

6 Erzeugungsstruktur Die Erzeugung soll 100% regenerativ und lokal erfolgen Der Jahresertrag soll genau dem Jahresverbrauch entsprechen Drei Einspeisevarianten Nur Windenergie (fluktuierend) Nur Biogas (konstant) Mix aus Wind und Biogas Quelle: (Umweltfinanz AG, 2011, 2012) 6

7 [kw] 140 Erzeugung(Wind) und Verbrauch- Mismatch Verbrauch(blau) und Erzeugung (grün)) Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Quelle: eigene Darstellung (Matlab) 7

8 [ / MWh] Ausgleichsenergie und der rebap Wird Ausgleichsenergie benötigt, muss diese entsprechend des rebap verrechnet werden rebap positiv oder negativ: liegt deutschlandweit eine Unterspeisung vor, ist der AP positiv liegt deutschlandweit eine Überspeisung vor, ist der AP negativ Quelle:(NEXT Kraftwerke, 2012) rebap für das Jahr 2010 (51 Wochen) Monday Tuesday WednesdayThursday Friday Saturday Sunday Quelle: eigene Darstellung (Matlab) nach (50Hertz, 2012) 8

9 Verbrauch-Einspeisung [kw] Funktion der Elektroautos Theoretisch: Nutzung der Elektroautos als echte Energiespeicher Aber: Nutzungskonflikt, daher nur intelligentes Laden zu Zeiten der Übereinspeisung im Bilanzkreis 100 (+) zu viel Verbrauch (-) zu viel Einspeisung Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Quelle: eigene Darstellung (Matlab), Bild: (on:zine, 2012) 9

10 2. Ist der Akku vor der ersten Fahrt nicht auf dem benötigtem Stand? Ladealgorithmus Nein! Dann, keine Ladung. 1. Erzeugung >Nachfrage? Ja! Ja! Ladung der entsprechende n zum Erreichen des benötigten Ladestands Dann wird die vefügbare Leistung auf allen Wagen aufgeteilt die derzeit nicht fahren und noch Platz in der Batterie haben Bewertung der Ladeenergiekosten nach EXAA Bewertung der Ladeenergie nach Ausgleichenergie- Clearingpreisen Bewertung der Ladeenergiekosten nach EXAA Bewertung der Ladeenergie nach Ausgleichenergie- Clearingpreisen 3. Vergleich Jahreskosten für Laden über EXAA gegenüber der Veränderung der Ausgleichsenergiekosten des Bilanzkreises Quelle: eigene Darstellung (Visio) 10

11 Anzahl der E- Autos Ergebnisse I Bei reiner Windeinspeisung: Bewertung der Ladeenergiekosten nach EXAA [ ] Ausgleichsenergiekosten des Bilanzkreises [ ] 0-39,10 0,00 Nein 1-18,09 111,38 Nein 2-3,67 177,61 Nein 3 15,31 264,47 Nein 4 37,35 380,87 Nein 5 57,19 454,50 Nein 6 71,39 535,32 Nein 7 94,23 655,68 Nein 8 113,94 762,21 Ja 9 136,31 849,39 Ja ,46 925,01 Ja Zusatzsladung morgens? 11

12 Ladekosten (Spotmarkt) / Veränderung der Ausgleichsenerigekosten [ ] 5000,00 Ergebnisse II Ladekosten nach Einspeise- und Bewertungsart 4500, , , , , , , ,00 500,00 0, Anzahl der Elektroautos im Bilanzkreis WIND_Sportmarkt MIX_Sportmarkt BIO_Sportmarkt WIND _Δ-Ausgleichsenergiekosten BIO_Δ-Ausgleichsenergiekosten MIX_Δ -Ausgleichsenergiekosten Quelle: eigene Darstellung (Excel) 12

13 Zusammenfassung und Diskussion Es konnte gezeigt werden: Das die Bewertung der Ladekosten mit dem Arbeitsgleichsenergiepreis zu geringeren Kosten führt als bei Bewertung über den Sportmarkt Dies gilt für alle Arten der Einspeisung Die Bedeutung guter Prognosetools für Erzeugung und Verbrauchs Rahmenbedingungen: Aufgrund der Datenverfügbarkeit EXAA nicht EEX (keine großen Abweichungen) Nur ein fiktiver Bilanzkreis Nur eine Woche Einspeise-/Verbrauchsprofil 13

14 Quellen 50Hertz. (2012). Ausgleichsenergiepreise. Retrieved September 18, 2012, from 0ADC C98D7 Erdmann, G. (2011). Electricity Generation. Lecture Slides presented at the Course: Energy Economics (TU Berlin), Berlin. Erdmann, G., & Zweifel, P. (2008). Energieokonomik-Theorie und Anwendungen. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag. NEXT Kraftwerke. (2012). Was sind Ausgleichsenergie & Ausgleichsenergiepreis (rebap)? Retrieved July 24, 2012, from on:zine. (2012). Elektroauto: VW plant den E-Golf. Retrieved October 3, 2012, from Umweltfinanz AG. (2011). Fondsportrait Biogasfonds Hünxe. Retrieved October 3, 2012, from Umweltfinanz AG. (2012). CleanTech Wind 10 - Erste Investition in Enercon-Windpark mit 6,9 MW. Retrieved October 3, 2012, from ml 14

15 Quelle: Tritec Anhang 1/6/2016 Hannes Kirchhoff TU Berlin 15

16 [kw] 140 Erzeugung(Wind) und Verbrauch- ohne E- Autos Verbrauch(blau) und Erzeugung (grün)) Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Quelle: eigene Darstellung (Matlab) 16

17 [kw] Erzeugung(Wind) und Verbrauch- mit 50 E- Autos 140 Verbrauch(blau) und Erzeugung (grün)) Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday Quelle: eigene Darstellung (Matlab) 17