V2G-Strategies: Das wirtschaftliche Potential des V2G-Konzepts im österreichischen Energiesystem. Wels, Rusbeh Rezania

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1 V2G-Strategies: Das wirtschaftliche Potential des V2G-Konzepts im österreichischen Energiesystem Wels, Rusbeh Rezania

2 Einleitung Mit welchen passenden Geschäftsmodellen können die Elektrofahrzeuge im österreichischen Energiesystem integriert werden Das wirtschaftliche Potential der Konzepte V2G, G2V und Batterienachnutzung bildet die Grundlage der Erhebungen.

3 Inhalt 1. Fahrzeugkategorien 2. Batterieeigenschaften 3. Regelenergiebedarf in der APG- Regelzone 4. V2G Konzept 5. Ergebnisse

4 1. Fahrzeugkategorien Anzahl der Fahrzeuge Kapazität [kwh] SOC [%] =<SOC<= =<SOC<= =<SOC<=90

5 Charging Power, 2. Batterieeigenschaften Laden- und Entladeleistung für V2G-Konzept 3 phasig, 230 volt, 16 ampere p_charg = 3*Voltage.*Current.*0.9511/1000= 10.5 kw; p_discharg = 3*Voltage.*Current.*0.9511/1000= 10.5 kw; kw el Wirkungsgrad vom Netz (Anshclusspunkt) bis zur Betterie = 0.95 Wirkungsgrad von der Batterie bis zum Anschlusspunkt = 0.95 Einfluss der Entladung (V2G-Anwendungen und Fahren) auf die Kapazitätsverluste einer LiFePO4- Batterie Prozentuelle Kapazitätsverluste per normierte Wh -6.0*10-3 % fürs Fahren (Dynamisches Entaden) -2.7*10-3 % für V2G- Anwendungen (Konstantes Entladen) The Messungen prognostizieren einen geringeren Einfluss von DOD Effekt auf die Kapazitätsverluste (Vergleichtsobjekt eine VARTA Batterie)- Source: A.Schuster: "Batterie- bzw. Wasserstoffspeicher bei elektrischen Fahrzeugen, Diplomarbeit, Institut für elektrischen Anlagen und Energiewirtschaft der technischen Universität Wien 2008 B.N.Hartmann, E.D. Özdemir: Impact of different utilization senarios of electric vehicles ob the German grid in 2030, University of Stuttgart, Institut of Energy Economics and Rational Use of Energy, Paper in journal of Power Sources, doi: /j.jpowsour C.S. B. Peterson, J. Apt, J.F. Whitacre: Lithium-ion battery cell degradation resulting from realistic vehicle and vehicle-to-grid utilization, Journal of power sources, doi: /j.jpowsour , in presss

6 3. Regelenergiebedarf in der APG- Regelzone 3. Abruf der Regelenergie in der Regelzone APG Ziel: Simulation von der abgerufenen Regelenergie im österreichischen Energiesystem (APG- Regelzone) Datengrundlage: vom 2006 bis 2010 (15 min Auflösung) Verwendung von Verteilungsfunktionen basierend auf analysierten Daten 1. Generalized extreme value distribution 2. Normal Distribution Primärregelenergie [MWh] oder Sekundärregelenergie [MWh] oder Minutenreserve [MWh]

7 3. Regelenergiebedarf in der APG- Regelzone 3. Abruf der Regelenergie in der Regelzone APG, Primärregelenergie 7 Maximale Anzahl an Abrufe Minimale Anzahl an Abrufe

8 4. V2G-Konzept 00:00 Letzte Möglichkeit das Fahrzeug günstig zu laden 24:00 Kann der gewünschte Inhalt des Speichers bis zum diesen Zeitpunkt vorgegeben werden Erste Fahrt Letzte Fahrt V2G möglich Geladen wird nur dann wenn das Netz keine zusätzliche Erzeugung braucht. Nebenbedingung: Trotzdem muss der Speicher den vorgegeben Inhalt bis zur letzten Möglichkeit des günstigen Ladens erreichen. Hier erfolgt das Fahren des Fahrzeug (Entladen) Das Fahrzeug kann Laden, wenn der Strompreis niedrig ist. Variante 1: V2G nicht möglich Variante 2: V2G möglich V2G möglich. Geladen wird nur dann wenn das Netz keine zusätzliche Erzeugung braucht und Strompreis niedrig ist.

9 /MWh 9 4. V2G-Konzept Ökonomische Faktoren V2G, Sekundärregelenergie Lieferung Bezug Strompreis Aus dem Verhältnis zwischen Lieferung(Bezug) und mittleren Strompreise Strompreis ,59 /MWh Lieferung 126,69 /MWh Bezug 80,91 /MWh Leistungspreis_2030 = 26 /MW/h Leitungspreis für 2010 für Lieferung und Bezug: 13 /MW/h Quellen: A. Fussi, A. Schüppel, C. Gutschi, H. Stigler: Technisch-wirtschaftliche Analyse von Regelenergie-märkten, Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation, Technische Universität Graz, Paper, Konferenz: IEWT 2011

10 10 5. Ergebnisse Variante 1 Variante 2 Energieeinsatz, kwh/woche Tertiärregelenergie Sekundärregelenergie Primärregelenergie bev16kwh bev24kwh bev48kwh Energieeinsatz, kwh/woche Tertiärregelenergie Sekundärregelenergie Primärregelenergie bev16kwh bev24kwh bev48kwh

11 11 5. Ergebnisse 1. V2G-Konzept, Ohne Degradationskosten Variante 1 Variante 2

12 12 3. Ergebnisse Variante 1 Variante 2 Deckungsbeiträge, Sekundäregelenergie Batteriekos ten /KWh bev16kwh bev24kwh bev48kwh Deckungsbeiträge, Sekundäregelenergie Batteriekosten /KWh bev16kwh bev24kwh bev48kwh

13 13 5. Ergebnisse Variante 1 Variante 2

14 5. Ergebnisse

15 15 5. Ergebnisse Stationäre Anwendung nach Ablauf der Lebensdauer eines Fahrzeugs Lebensdauer = 10 a Batteriekapazität, kwh Kapazitätsverluste, % Gesamte Lebensdauer für Batterien im 2030 liegt bei 20 Jahre (siehe Quellen). Berechnung des wirtschaftlichen Potentials nach dem Ausbau (Speicher für erneuerbaren Energieträger, Netzorientierte Energiespeicherung, Backup Systeme für Großverbraucher, Reduzierung der Energiekosten von Großindustrie) Source: A.Zhe Li, Minggao Ouyang: A win-win marginal rent analysis for operator and consumer under battery leasing mode in china electric vehicle market, paper energy policy, doi: /j.enpol (Battery cost and life statistic) B.NEDO, 2010: New Energy and Industrial Technology, Development Organization,

16 Nächster Schritt: Business Models!!!!!!!

17 Feedback Discussion Question Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms NEUE ENERGIEN 2020 durchgeführt. Rusbeh Rezania Technische Universität Wien Energy Economics Group, Gusshausstrasse 25-29, A-1040 Wien, Tel: , Fax: ,

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