Prognose für den geschätzten Anlagenertrag für eine netzautarke Photovoltaikanlage in Mourdiah, Mali

Transkript

1 see sustainable energy engineering Freiburg Stellungnahme Prognose für den geschätzten Anlagenertrag für eine netzautarke Photovoltaikanlage in Mourdiah, Mali Im Auftrag von Bettervest GmbH Falkstraße Frankfurt 1 erstellt von see sustainable energy engineering Dipl. Ing. Andreas drews Dipl. Ing. (FH) Hannes Schröder Freiburg see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

2 see sustainable energy engineering Freiburg Dieses Gutachten umfasst 16 Seiten. Eine Veröffentlichung der Ergebnisse darf nicht unvollständig oder in sinnentstellendem Zusammenhang erfolgen. Die Untersuchung wurde von der Bettervest GmbH in Frankfurt in Auftrag gegeben und ist Eigentum des Auftraggebers. 2 Freiburg den Dipl. Ing. Dipl. Ing.(FH) Andreas Drews Hannes Schröder see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

3 see sustainable energy engineering Freiburg Inhalt 1. Zusammenfassung Annahmen zur Ertragsprognose Datenquellen Standort Anlagenaufbau und Komponenten Simulationstool Simulationsergebnisse Technische Plausibilitätsprüfungen Abweichungen vom mittleren Jahresertrag Weitere zu berücksichtigende Ertragsverluste Energetische Referenzierung Angaben des Gutachters zum Aufbau des PV-Systems Anhang see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

4 see sustainable energy engineering Freiburg 1. Zusammenfassung Diese Stellungnahme schätzt die zu erwartende Stromerzeugung für eine Photovoltaik (PV) Anlage in Mourdiah, Mali ab. Hier soll auf einer Freifläche eine fest Aufgeständerte PV- Inselanlage errichtet werden. Das System ist mit den Modulen s19_290 der Firma aleo Solar, mit den Wechselrichtern SMA Tripower 1200TL-20 und SMA 1500TL-10, den Inselwechselrichtern SMA Sunny Island 6.0 und den Batterien SF-LFP300AHA von Sistemi Fotovoltaiki ausgestattet. Das System wird in einer vollintegrierten Containerlösung der Firma Multiconsolar GmbH und Co KG realisiert werden. Die DC-Gesamtleistung der Anlage beträgt 29,58 kw P. Für den gewählten Standort wird ein mittlerer spezifischer Anfangsjahresertrag von kwh/kw P berechnet, was bei der konkreten Anlagengröße zu einer jährlichen Erzeugung von kwh führt. Die berechnete performace ratio der Anlage liegt im ersten Jahr bei 77,2 %. Obwohl die gegebene Anlage als netzautarke, batteriegestützte Inselanlage realisiert werden wird, wurde sie in dieser Stellungnahme als netzgekoppelte und voll einspeisende PV- Anlage berechnet. Dies passierte aufgrund fehlender Informationen zu dem späteren Verteilnetz und dem zukünftigen lastverhalten. 2. Annahmen zur Ertragsprognose Wir gehen in dieser Stellungnahme von den folgenden grundsätzlichen Annahmen aus: Eine unabhängige Bewertung der Installations- und Betriebsbedingungen am geplanten Standort ist nur im Rahmen einer Vor-Ort-Begutachtung abzubilden, die nicht Gegenstand des vorliegenden Auftrages war. Die vom Auftraggeber in Gesprächen und Unterlagen gelieferten Daten müssen daher die Angaben zur Verfügung stellen, die zur Beschreibung des betrachteten Standortes notwendig sind. Der realisierte Anlagenaufbau entspricht den vom Auftraggeber gelieferten Unterlagen, sowie den zum gegenwärtigen Zeitpunkt bestehenden Rahmenbedingungen. Der prognostizierte spezifische Ertrag sowie die Performance Ratio ergeben sich unter Berücksichtigung genau dieser Anlagenauslegung. Zum Zeitpunkt der Gutachtenerstellung war es nicht möglich eine vollständige und detaillierte Anlagenbeschreibung zu erhalten. Entsprechend kann es dadurch zu Abweichungen in der Ertragsprognose kommen, die vom Gutachter nicht zu verantworten sind. Zum Abgleichen der geplanten Anlagenauslegung und der tatsächlichen Realisierung kann eine Anlagenprüfung durchgeführt werden. Die eingesetzten Solarmodule erreichen laut Datenblatt eine Lebensdauer von mindestens 25 Jahren. In dieser Zeit kann es zu Degradation (Leistungsminderung) kommen. Die dafür anzunehmenden Werte sind starken Schwankungen unterworfen. Dies zeigt auch die große Streubreite der in wissenschaftlicher Literatur aufgeführten Degradationsraten in Höhe von 0,23%/a bis 0,59%/a (Medianwerte) für kristalline 4 see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

5 see sustainable energy engineering Freiburg Module 1. Wir rechnen nach derzeitigem Kenntnisstand deshalb mit einer ausdrücklich exemplarisch genannten Degradationsrate in Höhe von 0,25%/a für Kristalline Photovoltaik Module. Die hier dargestellte Generatorleistung bzw. die Generatorleistung bei Inbetriebnahme entspricht der Summe der Modulleistungen nach Datenblatt. Eine Überprüfung der Datenblattangaben kann im Rahmen dieser Stellungnahme nicht stattfinden. Wir empfehlen daher entsprechende vertragliche Vereinbarungen mit dem Modulhersteller bzw. lieferanten einzugehen bzw. eine Stichprobenmessung einzelner Module und eine Leistungsmessung der Anlage durch ein anerkanntes Messlabor durchführen zu lassen. Die Verfügbarkeit der Komponenten (insbesondere der Wechselrichter) wurden in der vorliegenden Stellungnahme nicht abgeprüft. Die hier dargestellten Erträge beziehen sich insofern auf eine immer währende Anlagenverfügbarkeit über den gesamten betrachteten Zeitraum. Eine im Zeitablauf nachlassende Leistung anderer Komponenten als der Module (z.b. Steckverbindungen / Wechselrichter) wurde nicht berücksichtigt. Um diese Anlageneigenschaften zu überprüfen, sollte eine Betriebsüberwachung und Anlagenwartung durchgeführt werden 3. Datenquellen Ausgangsdaten ermittelt über den Auftraggeber und Dritte: Für die Erstellung dieses Sachgutachtens war es erwünscht im Rahmen einer wenig zeitintensiven Datenerhebung einen Überblick über die geplante Installation zu verschaffen. Dazu wurden in Gesprächen und per Grundlagen ermittelt die in den folgenden Dokumenten im Anhang nachzulesen sind: - Marylin Heib: Technische Basisinformationen - Thorsten Schreiber: Technische Basisinformationen - Gespräch Hr. Klostermann, Multiconsolar GmbH und Co KG: Technische Systeminformationen 5 Einstrahlungsdaten/Wetterdaten: Die in der Simulation der vorliegenden Stellungnahme verwendeten Klimadaten wurden über Meteonorm eingepflegt: Die Datenbank Meteonorm enthält Werte zur Einstrahlung, der Temperatur und weiterer Messgrößen. Die Messwerte beruhen auf Langzeitmessungen (10 Jahre und länger) der regionalen Wetterdienste. Für beliebige weltweite Standorte führt Meteonorm eine räumliche Interpolation der dem gewünschten Standort am nächsten gelegenen Messwerte durch. Die Interpolation berücksichtigt die Höhe des Zielorts und die Reliefstruktur der Erdoberfläche. 1 D.C. Jordan, S.R. Kurtz: Photovoltaic Degradation Rates an Analytical Review, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, in press, DOI: /pip.1182 see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

6 see sustainable energy engineering Freiburg Technische Daten zu den verwendeten Systemkomponenten: Die für die Ertragsanalyse verwendeten technischen Daten der einzelnen Systemkomponenten beruhen auf herstellerangaben. Diese können in den datenblättern im Anhang dieser Stellungnahme eingesehen werden. 4. Standort Diese Stellungnahme schätzt den Ertrag der geplanten PV-Anlage für folgenden Standort ab: Standort Koordinaten Standortart Standortneigung Mourdiah, Mali 14 28'25.6"N 7 28'15.8"W Freifläche keine Angaben Im Rahmen des von der Bettervest GmbH geplanten Projektes soll an diesem Standort eine Solaranlage mit 2 Teilgeneratoren errichtet werden. Der Teilgenerator 1 East Wing and Box soll laut Anlagenbauer in einer Ausrichtung von 90 nach Osten ausgerichtet und mit einer Neigung von 10 bodennah aufgeständert werden. Der Teilgenerator 2 West Wing soll laut Anlagenbauer i in einer Ausrichtung von 90 nach Westen ausgerichtet und mit einer Neigung von 10 bodennah aufgeständert werden. 6 Laut Anlagenplaner wird am Standort keiner der beiden Teilgeneratoren durch Verschattung negativ beeinflusst. Die für den Standort verwendeten Klimadaten sind in Abbildung 1und in Abbildung 2 dargestellt. Abbildung 1: Sonneneinstrahlung am Standort Mourdiah, Mali. In Ornage die Diffusstrahlung, in gelb die Globalstrahlung Quelle: Meteonorm see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

7 see sustainable energy engineering Freiburg Abbildung 2: Gemittelter Temperaturverlauf am Standort Mourdiah, Mali. Quelle: Meteonorm Die für den Standort zu erwartende Preisentwicklung für Diesel ist Abbildung 3 und Abbildung 4 zu entnehmen. 7 Abbildung 3: Entwicklung und linearer Trend des Rohölpreises am Weltmarkt. Quelle: World DataBank, Global Economic Monitor (GEM) Commodities, 04. Sep 14 see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

8 see sustainable energy engineering Freiburg Abbildung 4: Dieselpreisentwicklung in Mali seit 1990 mit Annahme einer linearen Steigung bis 2025.Quelle: World Bank, World Development Indicators - Last updated April 23, 2013 Dargestellt ist die Dieselpreisentwicklung in Mali seit 1990 mit Annahme einer linearen Steigung bis Gegenwertig (2015) ist in Mali mit einem Dieselpreis von 1,30 USD (1,19 EUR) je Liter zu rechnen. Bei der Annahme einer linearen Steigerung folgend dem Trend seit 1990, ist im Jahr 2025 der Dieselpreis von 2,10 USD/l (1,91 EUR) zu erwarten. Dies entspricht einer Jährlichen Steigerung von 6 %. Vergleiche: Abbildung Anlagenaufbau und Komponenten Die in diesem PV-Projekt verwendeten Systemkomponenten setzen sich folgendermaßen zusammen: PV-Module: 102 x Aleo Solar AG, Typ S19_290, 290W, 60 Zellen, Monokristallin Die PV Module dienen zur Transformation der Sonnenenergie in elektrisch nutzbare Energie Wechselrichter: 1xSMA Tripower 12000TL-20, 12kW AC Bemessungsleistung, Trafolos 1xSMA Tripower 15000TL-10, 15kW AC Bemessungsleistung, Trafolos Die Wechselrichter dienen dazu den im PV-Modul erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Beide verwendeten Wechselrichter geben die elektrische Energie AC-Seitig dreiphasig ab. Inselwechselrichter: 3xSunny Boy 6.0, 6000W Inselwechselrichter Der Inselwechselrichter hat die Aufgabe das AC-Netz zu stellen. Dazu gibt der Inselwechselrichter die Netzfrequenz vor, der die übrigen Wechselrichter folgen. Weiterhin sind an dem Inselwechselrichter DC-Seitig die Batteriespeicher angebunden. Im see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

9 see sustainable energy engineering Freiburg Inselwechselrichter sind sowohl Lade- als auch Entladeelektronik für die Batterieverwaltung integriert. Für jede Phase wird ein Inselwechselrichter verwendet. Batterien: 45xSistemiFotovoltaici, SF-LFP300AHA, 960Wh, 3,2V Bei den verwendeten Batterien handelt es sich um Lithium Eisenphosphat Batterien (LFP). Die Batterien dienen als Speicher für die am Tage geerntete elektrische Energie um diese auch in der Nacht verfügbar zu machen. Anlagentopologie Die Topologie der betrachteten PV-Anlage ist die einer klassischen dreiphasigen Photovoltaik Inselanlage mit Batteriespeicher und AC-gekoppelten Verbrauchern (vergleiche Abbildung 5). 9 Abbildung 5: Bespiel einer 3-phasigen Anlagentopologie wie sie in diesem Projekt verwendet werden wird. Backend Laut vorliegenden Informationen ist es geplant AC-seitig ein dreiphasiges Verteilnetz mittels Unterverteilungen (Baustromverteilern) vorzunehmen. Die Stromzähler zur Berechnung der Endkundenabnahme sollen in diesen Unterverteilungen integriert sein. Zubehör Über Zubehör wie Schutzeinrichtungen, Kommunikationsschnittstellen, Energiezählungseinrichtungen etc. kann in der gegenwärtigen Stellungnahme mangels Datengrundlage keine Angaben gemacht werden. Besonderheiten Die Anlage wird von der Firma Multiconsolar GmbH und Co KG vollintegriert in einen 20 Fuß Container angeboten. Die PV-Module lassen sich vor Ort mit geringem Aufwand aus dem Container ziehen und ausrichten. Die Wechselrichter, Inselwechselrichter, Batterien und Schutzeinrichtungen sind vorkonfiguriert in dem isolierten und belüfteten Container untergebracht. Diese Konfiguration soll folgende Vorteile ermöglichen: see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

10 see sustainable energy engineering Freiburg - Kostengünstige Rücknahme des PV-Systems bei Vertragsbruch oder unsachgemäßer Handhabung - Möglichkeit die PV-Teilgeneratoren in <1h einzufahren und so vor etwaigen Sandstürmen zu schützen. 6. Simulationstool Die Simulation des Ertrages der betrachteten PV-Anlage wurde mit dem Simulationsprogramm PV*Sol Expert 6.0 durchgeführt 2. Die in PV*Sol berücksichtigten berechnungsgrundlagen, Zeitreihen und Modelle sind in der frei verfügbaren Bedienungsanleitung nach zu lesen 3. Darüber hinaus wurde die geplante PV-Anlage mit einem weiteren Software-Tool auf technische Plausibilität überprüft. Da die PV-Anlage vollständig auf der Verwendung von SMA Bauteilen (Wechselrichter / Inselwechselrichter) wurde das Herstellereigene Dimensionierungsprogramm Sunny Design 3 4 verwendet. Dieses Programm gibt eine übersichtliche Einschätzung zu der Funktionalität der technischen Dimensionierung einer SMA-basierten PV-Anlage. Zur Berechnung von Erträgen eignet es sich weniger gut als anerkannte Simulationsprogramme Simulationsergebnisse Bei den folgenden Simulationsergebnissen wurde von einer netzgekoppelten Anlage mit Volleinspeisung ausgegangen. Dies wurde angenommen, da über das Lastverhalten und die Beschaffenheit des Verteilnetzes keine belastbaren Informationen am geplanten Standort verfügbar waren. Die ermittelten Werte sind entsprechend als theoretische Maxima des idealerweise zu erntenden Solarstroms zu interpretieren. Insgesamt wurden im Rahmen dieser Stellungnahme zwei verschiedene Berechnungen durchgeführt: 1. Simulation der PV-Anlage nach Belegungsangaben des Herstellers mit PV*Sol 2. Simulation der PV-Anlage nach eigenen Optimierungsansätzen mit PV*Sol Im Anhang dieser Stellungnahme sind die detaillierten Ergebnisprotokolle der genannten Simulationen angefügt. Im Folgenden wird eine kurze Zusammenstellung der wesentlichen Simulationsergebnisse gegeben Vergleiche: photon-profi Vergleiche: Handbuch, Auslegung und Simulation Photovoltaikanlagen PV*Sol Expert Version Vergleiche: Sunny Design 3 Datenblatt see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

11 see sustainable energy engineering Freiburg 1. Simulation der PV-Anlage nach Belegungsangaben des Herstellers mit PV*Sol Die in dieser Simulation berechnete Anlage orientiert sich exakt an den vom Hersteller (Multiconsolar GmbH und Co KG) gemachten Daten. Daraus ergibt sich die in Abbildung 6 dargestellte Anlagentopologie. 2x24 1x6 54 x aleo solar AG aleo S_19 sol 290Wp 290 W 10 ; x SMA Solar Technology AG Sunny Tripower 15000TL-2MPPT 15,0kW 1x24 1x24 48 x aleo solar AG aleo S_19 sol 290Wp 290 W 10 ; 90 1 x SMA Solar Technology AG Sunny Tripower 12000TL-2MPPT 12,0kW Abbildung 6: Anlagentopologie der vom Hersteller (Multiconsolar GmbH und Co KG) vorgeschlagenen Variante In Tabelle 1 ist eine Zusammenfassung für den geschätzten Ertrag für diese Anlagenvariante dargestellt. Tabelle 1: Zusammenfassung der Simulationsergebnisse der vom Hersteller vorgeschlagenen Anlagenvariante Standort: Mourdiah Klimadatensatz: Mourdiah ( ) PV-Leistung: 29,58 kwp PV-Brutto-/Bezugsfläche: 176,59 / 175,78 m² 11 PV-Generator Einstrahlung: kwh PV-Gen. erzeugte Energie (wechselstromseitig): kwh Netzeinspeisung: kwh Systemnutzungsgrad: 12,8 % Performance Ratio (Anlagennutzungsgrad): 76,0 % Spez. Jahresertrag: kwh/kwp Vermiedene CO2-Emissionen: kg/a Die dargestellte Anlagenvariante beinhaltet einen technischen Auslegungsfehler bei der Modulverteilung des Teilgenerators 1. Dort werden auf den zweiten MPP-Tracker des SMA Wechselrichters 6 Module geschaltet. Ausgehend von den Daten aus dem Moduldatenblatt wird bei 6 x 31,3 V (V MPP ) = 187,8 V erreicht. Dies ist unwesentlich höher als die vom Wechselrichterhersteller geforderte min. Eingangsspannung von 150 V und niedriger als die geforderte Start-Eingangsspannung von 188 V. Im Feld kann dies zu erheblichen Regelungsverlusten und schlimmsten Falls zu einem teilweisen Ertragsausfall des Teilgenerators am betreffenden MPP-Tracker führen. Im Folgenden wird daher eine optimierte und leicht abgewandelte Anlagenvariante vorgeschlagen. Im Rahmen der see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

12 see sustainable energy engineering Freiburg vorliegenden Stellungnahme konnte keine Einschätzung getroffen werden ob die hier vorgeschlagene Optimierung in diesem speziellen System technisch umsetzbar ist. 2. Simulation der PV-Anlage nach eigenen Optimierungsansätzen mit PV*Sol Die in dieser Simulation berechnete Anlage wurde bezüglich der Belegung des Wechselrichters am PV-Teilgenerator East Wing and Box optimiert beschaltet. In Abbildung 7 Anlagentopologie ist die sich daraus ergebende Anlagentopologie ersichtlich. 2x15 1x24 54 x aleo solar AG aleo S_19 sol 290Wp 290 W 10 ; 90 1 x SMA Solar Technology AG Sunny Tripower 15000TL-2MPPT 15,0kW 1x24 1x24 48 x aleo solar AG aleo S_19 sol 290Wp 290 W 10 ; x SMA Solar Technology AG Sunny Tripower 12000TL-2MPPT 12,0kW Abbildung 7: Anlagentopologie der in dieser Stellungnahme optimierten Variante In Tabelle 2 ist eine Zusammenfassung für den geschätzten Ertrag für diese Anlagenvariante dargestellt. Tabelle 2: Zusammenfassung der Simulationsergebnisse der im ahmen dieser Stellungnahme optimierten Anlagenvariante Standort: Mourdiah Klimadatensatz: Mourdiah ( ) PV-Leistung: 29,58 kwp PV-Brutto-/Bezugsfläche: 176,59 / 175,78 m² 12 PV-Generator Einstrahlung: kwh PV-Gen. erzeugte Energie (wechselstromseitig): kwh Netzeinspeisung: kwh Systemnutzungsgrad: 13,0 % Performance Ratio (Anlagennutzungsgrad): 77,2 % Spez. Jahresertrag: kwh/kwp Vermiedene CO2-Emissionen: kg/a Ertragsseitig fällt die Anlagenvariante 1 niedriger aus (739 kwh) als die Anlagenvariante 2. Dies ist vermutlich durch das nichtlineare Wirkungsgradverhalten der Wechselrichter zu erklären. Die oben genannten Regelungsverluste und Ertragsausfälle können simulatorisch nicht dargestellt werden, sind hier nicht aufgeführt und müssen als signifikant größer angenommen werden. see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

13 see sustainable energy engineering Freiburg 8. Technische Plausibilitätsprüfungen Technische Plausibilitätsprüfung der PV-Anlage mit Sunny Design Die Anlagenvariante mit optimierter Wechselrichterbelegung am Teilgenerator 1 wurde zur Plausibilitätsprüfung mit dem SMA-Tool Sunny Design gegen geprüft. Es ergaben sich keine technischen Widersprüche. Der detaillierte Ergebnisbericht ist im Anhang einzusehen und wird hier aufgrund der Lesbarkeit nicht explizit eingefügt. Technische Plausibilitätsprüfung der Konfiguration des Batteriespeichers und des Inselwechselrichters Bei der geplanten PV-Anlage ist ein Batteriespeicher mit 45 kwh Speicherkapazität, bestehend aus 45 Einzelzellen von Lithium-Eisen-Phosphat Batterien (SF-LFB300AHA, Vertrieb Sistemi Fotovoltaici) geplant. Das Gesamtsystem wird über drei Sunny Island 6.0 Inselwechselrichter gesteuert. Datenblätter zu den Einzelkomponenten sind dem Anhang zu entnehmen. Im Folgenden ist eine händische Plausibilitätsprüfung des Batteriespeichers dargestellt. Vom Hersteller sind in der Konfiguration 45 Zellen eingeplant: 45 Zellen = 43,2 kwh (laut Datenblatt) 15 (in Reihe) x 3 (parallel) Überprüfung der vorgeschlagenen Konfiguration: Kapazität= 3 x 300Ah = 900 Ah = 43,2 kwh bei 48 V Bei der Annahme Extremfall: kurzzeitige Maximallast = 33kW (max. zugelassen für 3 x Sunny Island 3sek.) -> ca. 687,5 A DC bei 48V (33kW/48V=687,5A) Zulässiger Batteriebankgesamtstrom = 3 x 1500 A = 4500 A 13 Die vorgeschlagene Batterie-Konfiguration ist entsprechend plausibel und erfüllt elektrisch die DC-seitigen Anschlussbedingungen des SMA Sunny Island Inselwechselrichtersystems. Es ist bei Li-Ion Akkumulatoren, welche im Reihen- und Parallelverbund geschaltet werden, ein angemessenes Batteriemanagementsystem auf Zellebene zu berücksichtigen, damit gleichmäßiges Laden und Entladen der einzelnen Zellen gewährleistet werden kann. Ferner ist eine angemessene Kühlung der Zellen erforderlich, um die vom Hersteller angegebene Lebensdauer bzw. die Anzahl der Lade- und Entladezyklen zu gewährleisten. Dies sollte im Umsetzungsfall mit Multiconsolar GmbH und Co KG abgeklärt werden. see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

14 see sustainable energy engineering Freiburg 9. Abweichungen vom mittleren Jahresertrag Der spezifische Ertrag (inklusive seiner Unsicherheit) ist als Mittelwert zu betrachten, der sich über einen längeren Zeitraum, also den gesamten Betriebszeitraum, ergibt. Mögliche Abweichungen einzelner realer Jahre zum hier angegebenen spezifischen Ertrag liegen typischerweise im Bereich von ± 10 %. 10. Weitere zu berücksichtigende Ertragsverluste Die in dieser Stellungnahme angegebenen Ertragsdaten stellen ein theoretisches Optimum dar und werden in der Realität vermutlich niedriger ausfallen, da diverse Verlustmechanismen hier nicht berücksichtigt werden. Die hier angegebenen Ertragsdaten beziehen sich nur auf den in Abbildung 8 rot eingekreisten Bereich des PV Systems. Aufgrund mangelnder Informationen konnte zu den weiteren Verlustmechanismen keine Aussage getroffen werden. Diese Verlustmechanismen sind die Folgenden: 14 Abbildung 8: Darstellung der in dieser Stellungnahme berücksichtigten Anlagenteile Verschattung Diese Auslegung geht von einem verschattungsfreien Aufstellort aus. Sollte dies nicht eingehalten werden kann es zu signifikanten Ertragsverlusten kommen. Weitere Leitungsverluste Die in dieser Stellungnahme angenommenen Leitungsverluste sind nur überschlägig für die DC-Seite berücksichtigt (Leitungslänge: 10m, Querschnitt: 6mm 2, Material: Cu). Über die genaue Verschaltung, genaue Abmessungen der PV-Generatoren und Leitungswege im Inneren des Containers waren keine Informationen verfügbar. Weitere Leitungsverluste sollten eine Ertragsminimierung um 1 % nicht überschreiten. Hier sollte eine belastbare Einschätzung durch den Hersteller gegeben werden können Verluste durch zusätzliche Verbraucher In dem hier betrachteten PV-Container sind elektrische Verbraucher wie, Kühleinrichtungen, Belüftungseinrichtungen, Kommunikations- und Überwachungseinrichtungen, etc. untergebracht. Der Energiebedarf dieser systemimmanenten Verbraucher ist mangels Information in diesem Angebot nicht berücksichtigt und wird zu weiteren Ertragseinbußen führen. Hier sollte eine belastbare Einschätzung durch den Hersteller gegeben werden können. see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

15 see sustainable energy engineering Freiburg Verschmutzung Die geplante Anlage soll bodennah in einer Wüstenregion unter sehr flacher Neigung installiert werden. Es ist daher mit einer hohen Verschmutzung des PV-Generators zu rechnen. Sollten keine eng gefassten, regelmäßigen Reinigungsintervalle etabliert werden ist mit signifikanten Ertragseinbußen zu rechnen. AC-Seitige Verluste Die hier vorliegende Stellungnahme berücksichtigt die AC-seitigen Leitungsverluste der Anlage nicht. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt liegen keine Informationen über die Beschaffenheit des Verteilnetzes vor. Je nach Leitungslänge, Netzstruktur und Verbraucherverhalten werden hier weitere Ertragseinbußen auftreten. Systemregelverluste Da es sich bei der späteren Anlage um eine batteriegestützte Inselanlage handelt und nicht wie hier dargestellt um eine netzgebundene Anlage ist mit Systemregelverlusten zu rechnen. Je nach Lastverhalten wird es vorkommen, dass nicht der gesamte zu erntende Strom verwendet werden kann, da entweder im entsprechenden Moment keine Leistung gefragt ist oder die Batterien voll sind. Diese Verluste sind ohne vorliegendes Lastprofil nicht quantifizierbar Auslegungsverluste Die Auslegung einer PV-Inselanlage geht grundsätzlich vom Lastprofil aus. In diesem Fall liegt weder ein Lastprofil noch kann ein belastbares Lastprofil angenommen werden. Bei ungeeignetem lastverhalten kann es zu signifikanten Ertragseinbußen und einer rapiden Leistungsabnahme der Gesamtanlage kommen Energetische Referenzierung In diesem Abschnitt wird qualitativ die Dieselmenge ermittelt, welche bei gleicher Energiemengenbereitstellung durch ein ausschließlich mit Dieselgeneratoren betriebenes System benötigt wird. Qualitativ, da keinerlei Informationen über Spezifikation, Anzahl und Betriebsweise der zu referenzierenden Dieselaggregate bekannt sind. Ist wie in der Erstberechnung von Multiconsolar GmbH und Co KG durchschnittlich mit einem jährlichen elektrischen Energieertrag von kwh zu rechnen, entspricht dies bei der Annahme - Dieselverstromung = 30% Wirkungsgrad - einem Dieselheizwert von kwh. Ist laut physikalischen Eigenschaften des Kraftstoffes von der Energiedichte = 9,744 kwh l (bei 15 C) auszugehen, ergibt dies einen jährlichen Kraftstoffbedarf von: Liter Es ist anzumerken, dass der Wert in Abhängigkeit der örtlichen Gegebenheiten variieren kann. Besonders der Wirkungsgrad ist stark von Auslastung und Betriebsweise des Aggregates abhängig und liegt im Mittel zwischen 20 40%. Ferner ist bei der Kostenermittlung zu berücksichtigen, dass Dieselgeneratoren Wartungsund Betriebskosten (O&M) erzeugen. Hier wird bei sachgemäßer Betriebsführung (Öl- und Filterwechsel alle zwei Wochen, Ersatzteile, Personal etc.) 0,03 EUR je installiertem kw Dieselgeneratorleistung und gelaufener Betriebsstunde veranschlagt. see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: info@see4you.eu BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

16 see sustainable energy engineering Freiburg Beispiel: Wird ein 100 kw Dieselgenerator 3000 Stunden im Jahr betrieben (unabhängig von seiner Auslastung und dem Energieoutput), erzeugt dies ca EUR Kosten an O&M. 12. Angaben des Gutachters zum Aufbau des PV-Systems Die in dieser Stellungnahme betrachtete PV-Anlage scheint eine wirtschaftlich rentable Investition zu ermöglichen. Um dies zu erreichen wird von Seiten des Gutachters empfohlen die folgenden Sachverhalte besonders zu berücksichtigen Sensibler Umgang mit dem Lastprofil Bei Inbetriebnahme der Anlage sollte das Lastverhalten und damit die Batterie- bzw. PV- Strom-Nutzung besonders beachtet werden. Ungeeignete lasten und Lastprofile können zu einer unvollständigen Nutzung des erzeugten PV-Stroms und damit zu einer geringeren Rückzahlungsrate führen. Ebenso können ungeeignete lasten bei einer Überlastung der Speicherkapazität zu Versorgungslücken und zu einer frühzeitigen Zerstörung der Anlage führen. Eine regelmäßige Überprüfung und Simulation des Ertrags mit dem gegenwärtigen Lastprofil wird empfohlen. Gefahrenpotential unprofessionelle Auslegung und Nutzung des AC-Verteilnetzes Die Auslegung und Umsetzung des Verteilnetzes birgt ebenfalls ertragsmindernde Risiken. Bei unprofessioneller Auslegung kann es zu erhöhten Leitungsverlusten, Fehlnutzung der Endverbraucher, Umgehung der Zählereinheiten und sogar Gefährdung von Personen kommen. Eine Auslegung des Verteilnetzes durch geeignete Fachkräfte und eine Berücksichtigung dessen in der Ertragsanalyse wird daher dringend empfohlen. 16 Diebstahlgefahr/Verschmutzungsgefahr Die niedrige Aufständerung der Module unter niedrigem Neigungswinkel birgt zu einen die Gefahr der schnellen und starken Verschmutzung (siehe oben) und zum anderen die Gefahr des Diebstahls. Es wird empfohlen gegen beide Gefahren bereits im Vornherein geeignete Maßnahmen zu ergreifen. 13. Anhang 1. Datenblatt PV Modul 2. Datenblatt Wechselrichter SMA Tripower 12000TL/15000TL 3. Datenblatt Inselwechselrichter SMA Sunny Island Datenblatt LFP-Batterie 5. Marylin Heib: Technische Basisinformationen 6. Thorsten Schreiber: Technische Basisinformationen 7. Gespräch Hr. Klostermann, Multiconsolar GmbH und Co KG: Technische Systeminformationen 8. 2Simulationsergebnis der PV-Anlage nach Belegungsangaben des Herstellers mit PV*Sol 9. Simulationsergebnis der PV-Anlage nach eigenen Optimierungsansätzen mit PV*Sol 10. Technische Plausibilitätsprüfung der PV-Anlage mit Sunny Design see sustainable energy engineering Dipl. Ing. (FH) H. Schröder GLS-Gemeinschaftsbank Mobil: 0178/ KNR: BLZ: Dipl. Ing. A. Drews Freiburg Mobil: 0176/

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43