Stromspeicher im Virtuellen Kra3werk BICCtalk Virtuelles Kra?werk, , gate Garching

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1 Stromspeicher im Virtuellen Kra3werk BICCtalk Virtuelles Kra?werk, , gate Garching Franz- Josef Feilmeier FENECON GmbH & Co. KG Brunnwiesenstraße Deggendorf

2 FENECON GmbH & Co. KG FENECON GmbH & Co. KG Deggendorf (Niederbayern) 20 Mitarbeiter (12 Ingenieure & InformaXker) 800 m² Büro & Lager FENECON West Africa sarl Dakar / Senegal 4 Mitarbeiter (2 Ingenieure) 100 m² Büro & Lager FENECON GmbH & Co. KG Stromspeicher im Virtuellen Kra?werk,

3 BYD (Build Your Dreams) InternaXonaler Technologiekonzern mit Mitarbeitern und 8 Mrd. USD Jahresumsatz Führender Lithium- Speicherhersteller AkXenbesitz: 10 % Warren Buffet - Berkshire Hathaway Ausgezeichnet als eine der weltweit innovaxvsten Firmen 3

4 BYD (Build Your Dreams) NEW ENERGY Lithium- Eisenphoshat- Baherien Stromspeicher Solarmodule LED- Beleuchtung AUTOMOTIVE KonvenXonelle Autos Elektroautos Elektrobusse Elektrostapler CONSUMER ELECTRONICS Lithium- Polymer- Baherien Laptops Handys Touchpads 4

5 BYD Elektroautos BYD TANG 13 kwh 70 km el Plug- In Hybrid 505 PS, 720 Nm, 4,9s km/h BYD e6 64 kwh 330 km el Elektroauto DENZA Joint Venture BYD / Daimler 47 kwh 300 km el Elektroauto BYD ebus 234 kwh 250 km el Elektrobus 5

6 Stromspeichersysteme - Überblick 3MW/12MWh 6MW/36MWh 20MW/40MWh MW Micro Grid System 200KW/500KWh 4MW/2MWh 250KW/500KWh 100 kw COMMERCIAL 10 kw Bahery Rack PRO 1 kw PPS Portable Family Commercial Community UOlity 6

7 Die Zukun? der Energieversorgung FENECON GmbH & Co. KG Stromspeicher im Virtuellen Kra?werk,

8 Subsidiarität von Speichern Grundsätze: Stromspeicher. sind immer von der untersten Ebene aus zu planen sollen so weit wie möglich behind the meter installiert sein sind in der Regel mit (steuerbaren) Erzeugungs- anlagen verbunden übernehmen das Management steuerbarer Verbraucher - InvesXXonen werden weitgehend von privatem Kapital getragen agieren untereinander vernetzt Quelle: SMA

9 Zentral vs. Dezentral Zentrale Speicher Kra?werksmaßstab Einbindung netzseixg in Mihel- / Hochspannungsnetz Geringe Skaleneffekte (<20% Kostenvorteil pro kwh) Hohe Renditeanforderung Netzdienstleistungen als einzige Anwendung Investor: Energieversorger Problem: Betrieb durch Netzbetreiber nicht möglich Dezentrale Speicher Hinter dem Zähler ( behind the meter ) in Haushalt und Gewerbe GünsXge MassenferXgung NutzenkombinaXon: Eigenverbrauch von Solarstrom, BHKW, Wind, Nutzung flexibler Stromtarife Notstromversorgung Netzdienstleistungen Investor: Privat/Gewerbe Problem: Einschränkungen durch EEG

10 VKW vs. EEG Virtuelles Kra?werk vs. Erneuerbare Energien Gesetz Keine Wiedereinspeisung von bezogenem Strom erlaubt ( Greenwashing ) Nachweis über Energiefluss- Richtungssensor Zweirichtungszähler: Strombezug inkl. aller Nebenkosten Stromlieferung zu EEG- Tarif; muss PV- Strom sein Regelleistung: Umschaltung auf separaten (Bezugs- ) Zähler Lösung: Betrieb der (neuen) Erzeugungsanlage außerhalb des EEG Smart Meter und zeitlich exakte Erfassung der Stromflüsse

11 Netzaustausch: PV mit Eigenverbrauch Quelle: SMA

12 Netzaustausch: PV mit Eigenverbrauch und Stromspeicher Quelle: SMA

13 Netzaustausch: netzdienliche Betriebsführung Quelle: SMA

14 Netzdienlichkeit und VKW- Tauglichkeit von Stromspeichern Normaler Eigenverbrauch: Erwartete Erzeugungskurve Standardlastprofil Haushalt - > keine Abweichung für Betriebsstrategie Eigenverbrauch mit Speicher: Unverändert hohe Einspeisespitzen Evtl. Glähung von Bezugsspitzen Unplanbare zeitliche Verschiebung Standardfall bei aktuellen Stromspeichern Netzdienliche Betriebsführung Geringere Einspeisespitzen Einbindung Weherdaten Verzicht auf Einspeisung / EEG Keine Zufallseinspeisung Direktvermarktung von Arbeit und Leistung Maximale Netzdienlichkeit

15 Speicher- Geschä?smodelle Im Virtuellen Kra?werk 1. PV- KombinaXon 2. BHKW- KombinaXon 3. Lastmanagement 4. Unterbrechungsfreie Stromversorgung 5. Reduzierung der Anschlussleistung 6. Blindleistungs- KompensaXon 7. Hochlast- Zeizenster 8. Überschussstrom 9. Regelenergie

16 1. PV- KombinaXon PV- Strom ist der günsxgste verfügbare Strom Stromspeicher erhöht den Anteil an selbst genutztem Solarstrom EinmalinvesXXon sichert langfrisxge Stromkosten- Stabilität Beladung vorrangig am Tag Entladung vorrangig in der Nacht Vermeidung von Zufalls- Überschusseinspeisung als Voraussetzung zur Teilnahme an weiteren Geschä?smodellen

17 1. PV- KombinaXon Basis Einsatzart Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit PV Strom ist günsoger als Netzbezug; Stromspeicher kann PV- Überschüsse zu Lastüberschuss- Zeiten verschieben (analog: Wind) Beladung bei Stromüberschüssen, Entladung bei Lastüberschüssen PV - > Laderegler - > Baherie - > Wechselrichter - > Last oder PV - > Wechselrichter - > Baherie- WR - > Baherie - > Baherie- WR - > Last Differenz zwischen Einspeisevergütung und Strompreis; Differenz im Gewerbe bei ca. 4 bis 8 Cent/kWh AmorXsaXon nach 15 bis 20 Jahren (je nach Entwicklung Strompreis) Frühling/Herbst: ca. 1 Zyklus/Tag; Sommer/Winter: ca. 0,5 bis 0,8 Zyklen/Tag C1 bis C5 (1 bis 5 Stunden) Langlebigkeit, dezentrale Anlagensteuerung, selbstlernende Systeme, Basis für Lastmanagement, möglichst wirtscha?licher kwh- Umsatz Frühling/Sommer/Herbst; ganztägig Teillast

18 2. BHKW- KombinaXon BHKW in KombinaXon mit Photovoltaikanlagen Betrieb vorrangig im Winter OpXmierter BHKW- Betrieb durch Stromausgleich Mehrere Zyklen pro Tag möglich

19 2. BHKW- KombinaXon Basis Einsatzart Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit Stromüberschuss aus wärmegeführten BHKWs kann über Stromspeicher auf Lasten verteilt werden Beladung bei Stromüberschüssen, Entladung bei Lastüberschüssen BHKW - > Baherie- WR - > Baherie - > Baherie- WR - > Last (AC- Konzept) Differenz zwischen Einspeisevergütung und Strompreis; Differenz im Gewerbe bei ca. 10 Cent/kWh AmorXsaXon nach 15 bis 20 Jahren (je nach Entwicklung Strompreis) Winter: teilweise mehrere Zyklen pro Tag Andere Jahreszeiten: je nach Wärmeanforderung C1 bis C2 (1 bis 2 Stunden) Langlebigkeit, dezentrale Anlagensteuerung, Basis für Lastmanagement, möglichst wirtscha?licher kwh- Umsatz, KommunikaXon mit BHKW Hauptsächlich Winter; teilweise Volllast

20 3. Lastmanagement Basis- Lastmanagement auch ohne Stromspeicher möglich Stromspeicher mit zeitlicher AusgleichsfunkXon ermöglichen weitergehendes Lastmanagement Flexible Leistungsausgabe und aufnahme ermöglicht exakteres Lastmanagement Hohe Leistungen ermöglichen getakteten Betrieb von Lasten Ansteuerung steuerbarer Stromerzeuger möglich Gegenspeisung anstah Lastreduzierung

21 3. Lastmanagement Basis Einsatzart Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit Speicher als zentrales Element der Stromversorgung stellt alle relevanten Daten für opomiertes Energiemanagement bereit Ausgleich von Erzeugungs- und Lastspitzen; akxve Ansteuerung von Verbrauchern und ggf. Erzeugern Messung von Stromerzeugung PV (DC), Stromerzeugung BHKW o.a. Generator (AC), Last USV, Last (Abwurf), Netz Einsparung pro kwh im Gewerbe ca. 4 bis 10 Cent/kWh; zusätzlich ggf. Reduzierung Bezugsleistung oder Vermeidung Netzausbau Abhängig von KonfiguraXon; auch ohne Speicher ansatzweise möglich; Erhöhung der Speicherrendite bei PV- Kopplung Verringerung der notwendigen Zyklen, Erhöhung der Lebensdauer Ziel: Angleichung Erzeugung und Verbrauch - > geringe C- Rate Erfassung und Real- Time- Verfügbarkeit aller relevanten Daten, Datenauswertung, Steueralgorithmen, selbstlernende Systeme ganzjährig

22 4. USV- Anlage Klassische USV- Anlage: AC- Strom aus Netz belädt (Blei- ) Baherien bei Stromausfall: Sicherstellung der Versorgung für begrenzten Zeitraum (max. 1 Stunde) Baherie- USV wird durch Dieselaggregat abgelöst AlternaXvkonzept mit PV: PV- Anlage belädt USV- Anlage DC- seixg LangfrisXge Versorgung möglich Inselfähigkeit und Starthilfe für bspw. BHKW reduziert Notwendigkeit für Dieselaggregat Lastabwurf von nicht- notstromrelevanten Lasten

23 4. USV- Anlage Basis Einsatzart (tradixonell) Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit Stromspeicher sichert die Versorgung empfindlicher oder wichoger Stromverbraucher bei Netzausfall oder Netzschwankungen Beladung über Netzstrom; dauernd netzparalleler Betrieb; Lastversorgung nur bei Netzausfall, unterbrechungsfrei Netzparalleler Anschluss auf Lasten; Wechselrichter als Be- und Entladeeinheit; ggf. zusätzlicher USV- Wechselrichter Kein Ertrag; geringe Anschaffungs- und Betriebskosten als Ziel Keine Wirtscha?lichkeit; geringe Kosten angestrebt Sehr geringe Zyklenanzahl Sehr geringe C- Rate im Bypassbetrieb; bis 6C (10min) bei Stromausfall Sehr schnelle Umschaltzeiten, Zuverlässigkeit, Haltbarkeit Ganzjährig im Standby, sehr geringe Nutzungszeiten

24 5. Reduzierung der Anschlussleistung Reduzierung der maximalen Leistungsaufnahme aus dem Netz Geringere Leistungskosten Vermeidung von Netzausbau am Netzanschluss Vermeidung von innerbetrieblichem Netzausbau

25 5. Reduzierung der Anschlussleistung Basis Einsatzart Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit Stromspeicher reduzieren Anschlussleistung oder max. Leistungsaufnahme Langsame Beladung während geringem Verbrauch, Leistungsabgabe bei hohem Verbrauch AC- Kopplung am Netzanschlusspunkt oder in Unterverteilung Geringere Leistungskosten, vermiedener Netzausbau Opportunitätskosten des Netzausbaus; ca. 100 /kw an erreichter Leistungsreduzierung Ggf. mehrere Zyklen pro Tag C1 bis C5 (1 bis 5 Stunden) Einfacher technischer Au{au, Steuerung durch Messsignal am Bezugszähler, Spitzenlastbegrenzer Ganzjährig

26 6. Hochlast- Zeizenster Ähnlicher Einsatz wie Reduzierung der Anschlussleistung Netzbetreiber bieten Anreize zur atypischen Netznutzung Reduzierung der Leistungsaufnahme in veröffentlichten Zeizenstern ermöglicht Einsparungen bei Netzentgelten Reduzierung durch akxves Lastmanagement (DSM) oder zeitraumgenaue Einspeisung in das kundenseixge Netz Hochlast- Zeizenster meist wenige Stunden lang Mindestverlagerungspotenzial: 100 kw

27 6. Hochlast- Zeizenster Basis Einsatzart Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit Netzbetreiber vergütet Reduzierung der Leistungsaufnahme in bekanntgegebenen Hochlast- Zeibenstern Beladung aus Netz während geringem Verbrauch; Leistungsabgabe in Hochlast- Zeizenstern (atypische Netznutzung) AC- Speicher mit >100 kw kundenseixg nach Zähler eingebunden; Bspw. 100 /kw/jahr an erzielter Reduzierung AmorXsaXon in 8 bis 12 Jahren Bis zu 3 Zyklen pro Tag C1 bis C3 (1 bis 3 Stunden) Einfacher technischer Au{au, Steuerung durch Messsignal am Bezugszähler und Zeitschaltung Ganzjährig; Schwerpunkt im Winter

28 7. Residual- Strombezug Nicht- regelbare konvenxonelle Kra?werke führen zu Stromüberschüssen bei hoher fluktuierender Einspeisung Restlicher Strombezug kann flexibel zu günsxgen KondiXonen bezogen werden Nutzung von Überschuss- Zeiträumen u.a. aus Windkra? Bezug aus anderen vernetzten Smart- Grid- Kra?werken

29 7. Residual- Strombezug Basis Einsatzart Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit Bei Stromüberschüssen steht kostenloser Strom zur Verfügung; ggf. Vergütung bei Aufnahme von Strom Aufnahme von Überschussstrom aus dem Netz Phasensymmetrischer AC- Speicher Kostenloser Strombezug Differenz zu durchschnihlichen Strombezugskosten, teilweise Einsparung von Netzentgelten Je nach Verfügbarkeit C1 Einfacher technischer Au{au Ganzjährig; Schwerpunkt Winter (Windkra?)

30 8. Strom- Direktvermarktung Überschüsse aus angeschlossenen Erzeugungsanlagen werden flexibel am Energiemarkt (Börse) angeboten Direktvermarktung an andere Teilnehmer im Smart Grid (Ausspeisung = Bezug, lokale Netzgebühren) Vermarktung als Ökostrom Regionale Stromvermarktungsmodelle ( White Label Kra?werke )

31 8. Strom- Direktvermarktung Regelleistung Basis Einsatzart Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit Überschüssiger Strom aus angeschlossenen Erzeugungsanlagen kann akov vermarktet werden Abgabe von Überschussstrom an das Netz oder Smart- Grid- Teilnehmer Phasensymmetrischer AC- Speicher Verkaufspreis Direktvermarktung AmorXsaXonsbeitrag für Erzeugungsanlage Kaum; nur geringfügige Speicher- Ausspeisung C1 Einfacher technischer Au{au Hauptsächlich Sommer

32 9. Regelenergie Übertragungsnetzbetreiber vergüten Flexibilität Flexibilitätsbeitrag der Wärmekra?werke mit roxerenden Massen geht zurück Regelenergie gewinnt an Wert Bereitstellung von insb. Primär- und Sekundärregelleistung über staxonäre Stromspeicher Vorteil: Bereitstellung von posixver und negaxver Regelleistung sekundenschnell möglich 1 bzw. 5 MW minimale Leistung erforderlich (Kumulierung über virtuelle Kra?werke möglich)

33 8. Regelenergie Basis Einsatzart Technischer Au{au Ertrag Wirtscha?- lichkeit Zyklen- anforderung C- Rate Technische Anforderungen Einsatzzeit Stromspeicher liefern zentral oder virtuell gekoppelt Regelleistung durch Leistungsaufnahme oder abgabe Bereitstellung von posixvem und negaxvem Leistungsband an Leitstelle der Übertragungsnetzbetreiber; Abruf bei Notwendigkeit zur Frequenzstabilisierung Phasensymmetrischer AC- Speicher Bis zu 150 /kw/jahr AmorXsaXon in 5 bis 10 Jahren Viele kleine Teilzyklen C1 Einfacher technischer Au{au, Steuerung durch Leitstelle mit gesicherter Verbindung Ganzjährig

34 Fazit & Ausblick Dezentrale Stromversorgung über PV oder BHKW (ggf. Wind) ist wirtscha?licher als Fremdbezug Ein Speichersystem, das nur im Arbitrage- Geschä? zwischen Einspeisevergütung und Strompreis agiert, kann im gewerblichen Einsatz kaum eine OpXmierung der PV- Rendite erzielen Durch die KombinaXon verschiedener Geschä?smodelle von Speichern kann eine interessante Wirtscha?lichkeit in Verbindung mit erhöhter Versorgungssicherheit erreicht werden Dafür muss die Erzeugungsanlage dem Speichersystem untergeordnet werden Stromspeicher als dezentrale, intelligente und steuerbare Einheiten werden das Herz im Virtuellen Kra3werk darstellen

35 Vielen Dank! FENECON GmbH & Co. KG Brunnwiesenstr Deggendorf Tel: Fax: info@fenecon.de FENECON GmbH & Co. KG BYD DESS Technische Schulung - Stand: 05/09/ Erzeugung Effizienz Speicherung