Solare Eigenversorgung im Einfamilienhaus - braucht sie noch das EEG?

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1 Solare Eigenversorgung im Einfamilienhaus - braucht sie noch das EEG? Joseph Bergner, B. Siegel, J. Weniger, T. Tjaden, V. Quaschning Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin Forschungsgruppe Solarspeichersysteme IÖW-Workshop Dezentrale Energiewende vor dem Aus? Berlin, 7. November 2016 Das Vorhaben PV2City wird im Berliner Programm für Nachhaltige Entwicklung (BENE) gefördert aus Mitteln des EFRE und des Landes Berlin (F.Nr B5-0 )

2 PV2City Berliner PV-Potenzial auf EFH und ZFH mit Ein- & Zweifamilienhäuser mit Einwohnern 650 MWp (Solaratlas) Speicherpotenzial von ca. 300 MW EFH & ZFH Gewässer Sonstige Bebauung Grün- & Nutzflächen Daten: FIS Brocker, IBB Wohnungmarktbericht 2

3 Agenda I. Motivation II. Eigenverbrauchsysteme III. Steigerung der Eigenversorgung IV. Sensitivitäten und Unsicherheiten V. Wirtschaftlichkeit von PV-Speichersystemen VI. Vermarktung jenseits des EEG 3

4 ct/kwh Entwicklung der Kosten für Netz- und Solarstrom > Netzbezug Solarstrom Netzeinspeisung 4 Annahmen: PV-Nennleistung < 10 kwp, PV-Jahresertrag 1000 kwh/kwp, Zinssatz 4 %

5 ct/kwh Entwicklung der Kosten für Netz- und Solarstrom > Netzbezug Solarstrom Netzeinspeisung 5 Annahmen: PV-Nennleistung < 10 kwp, PV-Jahresertrag 1000 kwh/kwp, Zinssatz 4 %

6 ct/kwh Entwicklung der Kosten für Netz- und Solarstrom > Netzbezug Solarstrom Netzeinspeisung 6 Annahmen: PV-Nennleistung < 10 kwp, PV-Jahresertrag 1000 kwh/kwp, Zinssatz 4 %

7 feed-in tariff (FIT) in ct/kwh PV-Eigenverbrauchsmärkte in der EU retail eletricity price (REP) in ct/kwh 7 Quellen: Eurostat, RES Legal, SolarPower Europe

8 feed-in tariff (FIT) in ct/kwh PV-Eigenverbrauchsmärkte in der EU 35 Countries with feed-in tariff Countries without feed-in tariff HR RS UA BA MK BG ME MT LT TR HU LU FR SK GR SI LI CH AT GB DE 5 0 PT IE BE ES IT DK retail eletricity price (REP) in ct/kwh 8 Quellen: Eurostat, RES Legal, SolarPower Europe

9 Agenda I. Motivation II. Eigenverbrauchsysteme III. Steigerung der Eigenversorgung IV. Sensitivitäten und Unsicherheiten V. Wirtschaftlichkeit von PV-Speichersystemen VI. Vermarktung jenseits des EEG 9

10 Nutzung von Solarstrom in Wohngebäuden Netzeinspeisung Elektromobilität thermische Nutzung Direktverbrauch Batteriespeicherung Abregelung 10

11 PV-Speichersysteme in Wohngebäuden elektrische Verbraucher Photovoltaiksystem Batteriespeicher Direktverbrauch Batterieladung Netzeinspeisung Batterieentladung Netzbezug Netz 11

12 Energetische Bewertung von PV-Speichersystemen Eigenverbrauchsanteil 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Direktverbrauch Batterieladung Netzeinspeisung 30% 29% 41% 12 PV-Leistung 4 kwp, nutzbare Speicherkapazität 4 kwh, Jahresstrombedarf 4000 kwh

13 Energetische Bewertung von PV-Speichersystemen Autarkiegrad 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 30% 26% 44% Direktverbrauch Batterieentladung Netzbezug 13 PV-Leistung 4 kwp, nutzbare Speicherkapazität 4 kwh, Jahresstrombedarf 4000 kwh

14 Agenda I. Motivation II. Eigenverbrauchsysteme III. Steigerung der Eigenversorgung IV. Sensitivitäten und Unsicherheiten V. Wirtschaftlichkeit von PV-Speichersystemen VI. Vermarktung jenseits des EEG 14

15 Online-Tool zur Systemdimensionierung 15

16 Agenda I. Motivation II. Eigenverbrauchsysteme III. Steigerung der Eigenversorgung IV. Sensitivitäten und Unsicherheiten V. Wirtschaftlichkeit von PV-Speichersystemen VI. Vermarktung jenseits des EEG 16

17 Einflussfaktoren auf die Eigenversorgung Ausrichtung und Standort Verbrauchsverhalten und Wärmeanwendung Systemperformance und Energiemangement Autarkiegrad 17

18 viertelstündlicher/täglicher Strombedarf Tageszeitliche Variation des Stromverbrauchs 6% 5% 4% Standardlastprofil Mittelwert aller Haushalte nachtaktiver Haushalt tagaktiver Haushalt 3% 2% 1% 0% Stunde des Tages 18 Datengrundlage: viertelstündlich aufgelöste Jahreslastprofile von 74 Haushalten

19 Einfluss auf die energetische Bewertung 60% 55% 50% 55% Sommeranteil 45% 40% 35% 50% Autarkiegrad 30% 45% 25% 35% 40% 45% 50% 55% 60% Nachtanteil 40% 19 Systemgröße: PV-Leistung 1 kwp/mwh, nutzbare Speicherkapazität 1 kwh/mwh Datengrundlage: viertelstündlich aufgelöste Jahreslastprofile von 74 Haushalten

20 Performance-Analyse von PV-Speichersystemen Systemtopologie und Batterietechnologie Dimensionierung der Systemkomponenten Einflussfaktoren auf die energetische Performance Systemregelung und Energiemanagement Leerlauf- und Standby- Verbrauch 20

21 Betriebsstrategien zur Einspeisebegrenzung Begrenzung durch prognosebasierte Batterieladung Begrenzung durch Abregelung von PV-Leistung 21

22 22 Reaktionszeiten von PV-Speichersystemen

23 Auswirkungen der Regelträgheiten auf die Energieflüsse elektrische Verbraucher Photovoltaiksystem Batteriespeicher 23 Netz Direktverbrauch Batterieladung Netzeinspeisung Batterieentladung Netzbezug Batterieeinspeisung Netzladung

24 Performance Index 24 PV-generator: 5 kwp, load demand: 5 MWh/a, feed-in tariff: 12 ct/kwh, retail electricity price: 28 ct/kwh

25 Agenda I. Motivation II. Eigenverbrauchsysteme III. Steigerung der Eigenversorgung IV. Sensitivitäten und Unsicherheiten V. Wirtschaftlichkeit von PV-Speichersystemen VI. Vermarktung jenseits des EEG 25

26 Ökonomische Bewertung von PV-Systemen PV-System Investitionskosten Betriebskosten Finanzierungskosten Ausgaben für den Netzbezug Einnahmen aus der Netzeinspeisung + l 0,13 0,30 0,12 mittlere Stromkosten ct/kwh 26 Annahmen: PV-Nennleistung < 10 kwp, PV-Jahresertrag 1000 kwh/kwp, Zinssatz 4 %

27 Energie in in in kwh/a Strombezugskosten PV-System Jährliche Stromkosten l= ,30 0, , Direktverbrauch Netzbezug Netzeinspeisung 27 Annahmen:PV-Nennleistung 4 kwp, PV-Jahresertrag 1000 kwh/kwp, Zinssatz 4 %, Strombedarf 4000 kwh/a

28 Strombezugskosten PV-System Jährliche Stromkosten l= l = l = 28 Annahmen: PV-Nennleistung 4 kwp, PV-Jahresertrag 1000 kwh/kwp, Zinssatz 4 %, Strombedarf 4000 kwh/a, Strompreis 0,3 /kwh, Einspeisevergütung 0,12 /kwh

29 Ökonomische Bewertung von PV-Speichersystemen PV-System Investitionskosten Betriebskosten Finanzierungskosten Batteriesystem Investitionskosten Betriebskosten Finanzierungskosten Ausgaben für den Netzbezug Einnahmen aus der Netzeinspeisung + + l 0,13 0,30 0,12 mittlere Stromkosten ct/kwh 29

30 Energie in kwh/a Strombezugskosten PV-System Jährliche Stromkosten l= ,30 0, ,13 0,69 0 Direktverbrauch Netzbezug Netzeinspeisung Batterie Annahmen: PV-Nennleistung 4 kwp, PV-Jahresertrag 1000 kwh/kwp, Zinssatz 4 %, Speicherkosten 1500 /kwh Strombedarf 4000 kwh/a, Strompreis 0,3 /kwh, Einspeisevergütung 0,12 /kwh, Standby nicht berücksichtig 30

31 Strombezugskosten PV-System Jährliche Stromkosten l= l = l = Annahmen: PV-Nennleistung 4 kwp, PV-Jahresertrag 1000 kwh/kwp, Zinssatz 4 %, Speicherkosten 1500 /kwh Strombedarf 4000 kwh/a, Strompreis 0,3 /kwh, Einspeisevergütung 0,12 /kwh, Standby nicht berücksichtig 31

32 Agenda I. Motivation II. Eigenverbrauchsysteme III. Steigerung der Eigenversorgung IV. Sensitivitäten und Unsicherheiten V. Wirtschaftlichkeit von PV-Speichersystemen VI. Vermarktung jenseits des EEG 32

33 Inselanlage trotz Netzanschluss? ct/kwh = + + vs. ct/kwh =

34 Direktvermarktung und Regelleistung Stromlieferung Regelleistung Strombörse Marktprämie Block Chain offen: Block Chain-Systemdienstleistungen? 34

35 Komplexität Komplexität der PV-Systementwicklung Eigenversorgung+X Eigenversorgung Inselnetz Volleinspeisung Zeit 35

36 Eigenversorgung weiter denken P f, P U, Q U Elektromobilität Systemdienstleistung Direktvermarktung thermische Nutzung Direktverbrauch Batteriespeicherung 36

37 Zum weiterlesen pvspeicher.htw-berlin.de Das Vorhaben PV2City wird im Berliner Programm für Nachhaltige Entwicklung (BENE) gefördert aus Mitteln des EFRE und des Landes Berlin (F.Nr B5-0 )