Batteriespeicher im Verteilnetz: vom Heimspeicher zum grössten Batteriespeicher der Schweiz. Michael Koller, Leiter Technologiemanagement

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1 Batteriespeicher im Verteilnetz: vom Heimspeicher zum grössten Batteriespeicher der Schweiz Michael Koller, Leiter Technologiemanagement

2 Batteriespeicher aus Sicht Verteilnetzbetreiber Kosten sparen, Versorgungssicherheit erhöhen Lastspitzenmanagement Verzögerung Netzausbau Reduktion der Sicherheitsmarge im Netzbau auf Grund kurzer Projektierung Inselbetrieb Microgrids Spannungsregelung Netzintegration dezentraler Erzeugern im Verteilnetz 2 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

3 Batteriespeicher aus Kunden- und Marktsicht Kunden Wert kreiert durch Typische Systemgrössen Systemkosten / Kosten gespeicherte Energie Beispiele kw kwh B2C B2B EFH Kleine MFH Grosse MFH Gewerbe/ Industrie SDL Anbieter Bereitstellung Notstromversorgung Erhöhung Eigenverbrauch Reduzierung Lastspitzen Unterbrechungsfreie Stromversorgung Bereitstellung von Primärregelleistung ,000 5, CHF/kWh 56 Rp./kWh 800 CHF/kWh 17 Rp./kWh 3 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

4 Selbstversorgung dank EKZ einfachsolar Photovoltaikanlage Kundenportal Steuerung Batterie Boiler Wärmepumpe Ladestation Erhöhung des Eigenverbrauchs durch gezielte Ansteuerung von Hauptverbrauchern 4 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

5 Erfahrung mit Haushaltsspeicher einfachsolar Batterie Eigenverbrauch im EFH Bis Oktober 2017: myreserve 8.8 kwh / 4 Packs à 2.2 kwh Volumen: ~ 450 Liter Seit November 2017: Matrix 9.6 kwh / 4 Packs à 2.4 kwh Volumen: ~ 125 Liter 5 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

6 Auslegungsansätze für Heimspeicher Unterschiedliche Ansätze für die Bestimmung der optimalen Leistung und Kapazität (praktisch alle mit negative Barwert): Technisch Einhaltung von technischen Mindestanforderungen: Autarkie [%] Eigenverbrauch [%] Autonomiezeit [h] Finanziell Maximierung von KPIs der Batterieinvestition: IRR [%] NPV [%] Emotional Vermeidung von Ereignissen: Batterie leer beim Frühstück nach sonnigem Tag Batterie vor Mittag voll im Sommer Grosse Batterien Kleine Batterien Mittlere Batterien 6 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

7 Batterie und PV für MFH oder Gewerbe (Studie) Jährliche Kosten Stromversorgung 100 % 85 % -15% Annahmen System PV Leistung: 51.6 kw Eigenverbrauchsgrad PV: 70% Batterie: 30 kwh / 30 kw Tarif: ewz Grosskunden Break-Even Preis Batterie 10 J.: ~570 CHF/kWh Leistungsteil ca. -10% Energieteil ca. -5% Nur PV PV + Batterie 7 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

8 EKZ Erfahrung mit BESS Dietikon (1 MW) und Volketswil (18 MW) März 2012: Inbetriebnahme BESS Dietikon in Kooperation mit ABB (Pilot) Juni 2014: Präqualifizierung Primärregelung Dietikon BESS Dietikon Mai 2018: Inbetriebnahme BESS Volketswil (Primärregelung kommerziell) EKZ Batteriespeicher in Dietikon als erstes Nicht-Wasserkraftwerk in der Schweiz für Primärregelung präqualifiziert Erste eigenständige Batterie in Europa am Regelenergiemarkt ohne Absicherung durch konventionelle Kraftwerke 8 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

9 1 MW Batteriespeicher Inbetriebnahme 2012 Batteriecontainer Kupplungstrafo Trafostation Konverter 1 MVA 9 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

10 Gemessene Effizienz im Vergleich (2012) EKZ/ABB Enel/Siemens vs. 85% 85% 85.60% 85.37% 1 Zyklus bei halber Leistung und mit halber Energiekapazität 1 L. Consiglio, G. Di Lembo, C. Noce, P. Eckert, A. Rasic, A. Schuette, Performances of the First Electric Storage System of Enel Distribuzione, paper 0781, CIRED, Stockholm, BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

11 Entwicklung der Speichertechnologie: Eckdaten Dietikon BESS vs. Volketswil BESS Eigenschaft Dietikon BESS Volketswil BESS Leistung 1.1 MW 18 MW Kapazität 580 kwh 7.5 MWh Systemintegrator ABB NEC Batteriehersteller LG Chem LG Chem Batterietechnologie Li-Ion Li-Ion Lebensdauer ~ 5 Jahre 10 Jahre (garantiert) Kosten Projekt ~ 2.5 MCHF ~ 6 MCHF 11 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

12 18 MW Speicher Grösste Batterie der Schweiz Aussenansicht 3 x Batteriecontainer 7.5 MWh 6 x Stromrichtertransformator 6 x Stromrichter 18 MVA 12 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

13 18 MW Speicher Grösste Batterie der Schweiz Innenansicht Kommunikation, IT Hauptregelung & Lademanagement 16 kv Schalt- & Messanlage Batteriemodule Regelung Kommunikation Klima 13 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

14 Frequenzregelung / Regelenergiemarkt der Swissgrid Ein Gleichgewicht von Erzeugung und Verbrauch ist nötig für die Frequenzhaltung bei 50 Hz Regelenergie stabilisiert kurzfristig das Schweizer Stromnetz mit zusätzlichen Kapazitäten 3 Stufen: Primär, Sekundär, Tertiär Erklärvideo: 14 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

15 Ausfall Leibstadt kleiner Beitrag zur Stabilisierung mit dem Batteriespeicher der EKZ 15 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

16 Ladezustand Batterie Dietikon während mehr als 40 Wochen Primärregelleistungsbetrieb State of Charge (SoC) zwischen 40.2% und 75.7% (1 MW, 580 kwh) 16 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

17 Europäische Primärregelreserve Kooperation Gesamtmarktvolumen: ~1400 MW (aus insgesamt 3000 MW in Kontinentaleuropa ) NL: 77 MW (aus 111 MW) DE: 620 MW BE: 0-56 MW (aus 81 MW) FR: 536 MW CH: 62 MW AT: 64 MW Die Schweiz kann 100 MW exportieren: Volumen für Schweizer Anbieter 162 MW 17 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

18 Preise Primärregelung DE und Kooperation DACH + NL + BE + FR 18 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

19 Fazit Kostendegression bei Batteriespeichern ist rasend schnell macht Li-Ionen-Batterien interessant für EVU und Grosskunden Wirtschaftliches Potential von Batteriespeichern ist stark abhängig von technologieneutralem Regulierungsrahmen Erfahrungen im Betrieb von Li-Ionen Batterien sind wertvoll für die kostenoptimale Dimensionierung und Skalierung der wirtschaftlichen Anwendungsfälle mit BESS 19 BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /

20 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Michael Koller BFH Symposium / Michael Koller, EKZ /