Energiespeicher im Unternehmen

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1 Energiespeicher im Unternehmen Regenerative Stromerzeugung und Energiespeichersysteme für Unternehmen David Haberschusz Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und 1 Speichersystemtechnik

2 Agenda Überblick Batteriespeicher Einsatzmöglichkeiten von Energiespeichern Auswahlkriterien von Energiespeichern zur Solarstromspeicherung 2

3 Blei-Säure-Batterien Parameter Wirkungsgrad 80% 85% Kalendarische Lebensdauer 5 15 Jahre Zyklische Lebensdauer Energiekosten /kwh Selbstentladung ~0,3% pro Tag Stärken Schwächen Möglichkeiten Hindernisse Große Stückzahlen verfügbar Erfahrungen mit großen Speichern Geringe Zyklenlebensdauer Batterieraumbelüftung erforderlich Weltweit große Menge an Herstellern Kostensenkung Begrenzte Bleilagerstätte Konkurrenz von Li-Ionen-Batterien 3

4 Lithium-Ionen-Batterien (NMC) Parameter Wirkungsgrad 90% 97% Kalendarische Lebensdauer 5 15 Jahre Zyklische Lebensdauer Energiekosten /kwh Selbstentladung ~0,1% pro Tag Stärken Schwächen Möglichkeiten Hindernisse Lange Lebensdauer Hohe Energiedichte Effizienz Hohe Kosten Inhärente Sicherheit Schnelles Kostensenkungspotential Lithiumvorkommen auf wenige Länder begrenzt 4

5 Anode Redox-Flow-Batterien (Vanadium) Parameter Wirkungsgrad 60% 74% Kalendarische Lebensdauer Jahre Zyklische Lebensdauer > Energiekosten /kwh Leistungskosten /kw Kathode Stärken Schwächen Möglichkeiten Hindernisse Energie und Leistung unabhängig skalierbar Hohe Zyklenlebensdauer Komplexes System Hohe Wartungskosten Viele auslaufende Patente Vanadium knapper Rohstoff 5

6 Agenda Überblick Batteriespeicher Einsatzmöglichkeiten von Energiespeichern im Gewerbe Auswahlkriterien von Energiespeichern zur Solarstromspeicherung 6

7 Einsatzmöglichkeiten von Speichersystemen Lastspitzenreduktion 7

8 Last Lastspitzenreduktion Netzentgelte werden bei großen Abnehmern leistungsbezogen erhoben. Registrierende Leistungsmessung ab 100 MWh Energiebezug pro Jahr angestrebte Höchstlast Lastspitzen können durch Speichersysteme abgefangen und Einsparungen bei den Netzentgelten erzielt werden. 8

9 Beispielprofil 9

10 Netzentgelte Netzentgelte variieren stark zwischen Netzebene und Netzbetreiber Grün: Westnetz (NRW) Blau: Mitnetz (SA) 10

11 Einsatzmöglichkeiten von Speichersystemen Maximierung des (solaren) Eigenverbrauchs 11

12 Erhöhung des Eigenverbrauchs Erhöhung des Eigenverbrauchs Verfügbarmachung von Solarstrom abends/ nachts Absicherung gegen steigende Strompreise Entlastung der Verteilnetze Einspeicherung der Erzeugungsspitze Verbesserte Netzverträglichkeit von PV-Anlagen 12

13 Entwicklung von EEG-Vergütung und Strompreis 13

14 Beispiel: Erhöhung der Eigenverbrauchsquote Kleinunternehmen 9 kwh Batteriespeicher 10 kwp PV-Anlage EVQ ohne Speicher: 44,79 % EVQ mit Speicher 60,02 % 14

15 Wirtschaftlichkeit Eigenverbrauch (Gewerbespeicher) Annahmen 400 / kwh nutzbare Kapazität 15 Jahre Lebensdauer % Roundtrip-Wirkungsgrad 12 ct/kwh EEG-Vergütung (Opportunitätskosten) Max. 30 ct/kwh Strompreis Zyklen pro Jahr Kosten für eine kwh gespeicherter Energie Opportunitätskosten und Verluste 12 ct kwh 1 ct = 14,4 85% kwh EEG-Umlage auf Eigenverbrauch 6,88 ct 40% = 2,75 ct kwh kwh Speicherkosten 400 /kwh 3750Vollzyklen = 10,7 ct kwh Gesamtpreis > 27,85 ct/kwh 15

16 Einsatzmöglichkeiten von Speichersystemen Multi-Use 16

17 Multi-use für USV-Systeme Sekundäranwendung Erlöse durch zusätzliche Anwendung Primäranwendung z.b. USV-Anlage Primärregelleistung Peak-Shaving 17

18 Value-Stacking / Double-use Fall: Investition*: Lebensdauer : Preis: A 150 /kwh Zyklen 15,0 ct/kwh Netzdienstleistungen B 5 x 150 /kwh Zyklen* 9,4 ct/kwh C /kwh** Zyklen* 1,9 ct/kwh Netzdienstleistungen Netzdienstleistungen Überkapazität USV * 20 % Entladetiefe (DOD) **USV bezahlt durch Erstanwendung 18

19 Agenda Überblick Batteriespeicher Einsatzmöglichkeiten von Energiespeichern Auswahlkriterien von Energiespeichern zur Solarstromspeicherung 19

20 Brutto / Netto Kapazität Oft nutzen Batterien zur Verbesserung ihrer Lebensdauer nicht ihre gesamte Speicherkapazität aus. Typische Auslegungsgrößen für unterschiedliche Batterietechnologien sind: Blei-Säure Batterien: 50 60% Lithium-Ionen Batterien: % Brutto / Installierte Kapazität Die Kapazität die insgesamt im System verbaut wurde. Für den Betrieb ist diese Größe nicht relevant. Netto / Nutzbare Kapazität Die durch den Betreiber effektiv nutzbare Kapazität. Dies ist der für den Betreiber relevante Wert. 20

21 Wo wird der Speicher angeschlossen? AC Tolopologie Niederspannungsnetz 21

22 Wo wird der Speicher angeschlossen? DC Tolopologie Niederspannungsnetz 22

23 1-phasiger vs. 3-phasiger Anschluss 1-phasige Speichersysteme Anschluss des Speichers nur an einer Phase des Haushalts Speicher arbeitet trotzdem stets bilanziell Beispiel: Vollgeladener Speicher auf Phase L1 Last nur auf Phase L2 Speicher gibt auf Phase L1 Strom ins Netz ab und bezieht auf Phase L2 Strom aus dem Netz. Der Stromzähler dreht sich nicht weiter, da die Summe gleich Null ist 3-phasige Speichersysteme 3-phasige Speicher sind in der Regel leistungsstärker Wallbox zum Laden eines Elektroautos Umfangreichere Notstromfunktionen Aber: Viele Systeme arbeiten synchron, so dass die Leistung trotzdem nur bilanziell bedient wird (dann auf 3 Phasen) Nur asynchrone Systeme sind in der Lage, die Last phasengerecht zu bedienen. 23

24 Notstromversorgung Viele Systeme bieten unterschiedliche Methoden an, den Haushalt auch bei Stromausfall weiter mit Strom zu versorgen. Eine tatsächliche (physikalische) Vollversorgung des Haushaltes ist aber i.d.r. nicht möglich Trennung des Haushaltes vom öffentlichen Stromnetz Maximale Entladeleistung der Batterie Betrieb mehrphasiger Geräte Oft nur Notstromsteckdose Kühltruhe oder Server Deutschland ist das Land mit der weltweit geringsten Anzahl an Stromausfällen (< 20 min pro Einwohner und Jahr) 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt Wir danken David Haberschusz Tel.: Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer RWTH Aachen University Förderkennzeichen Jägerstraße 17/ Aachen GERMANY 25

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