Solarstromanlagen mit Speicherbatterien zur Verminderung der solaren Mittagsspitzen und zur Erhöhung des Solarstromanteils im Niederspannungsnetz

Transkript

1 Solarstromanlagen mit Speicherbatterien zur Verminderung der solaren Mittagsspitzen und zur Erhöhung des Solarstromanteils im Niederspannungsnetz Einbeziehung der dezentralen Stromspeicherung in das EEG Diskussionsentwurf von Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck, Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)

2 Lastkurve Sommer Um die Mittagszeit wird im Sommerhalbjahr besonders viel Strom verbraucht (Mittagsspitze)

3 Lastkurve Sommer Solarstrom kommt scheinbar genau zur Entlastung der mittäglichen Lastspitze

4 Lastkurve Sommer Steigert man den Ausbau der Solarenergie, so verkehrt sich die Entlastung in ihr Gegenteil

5 Lastkurve Sommer Steigert man den Ausbau der Solarenergie, so verkehrt sich die Entlastung in ihr Gegenteil

6 Um die Mittagszeit gibt es mehr Solarstrom, als zu diesem Zeitpunkt überhaupt benötigt wird.

7 Um die Mittagszeit gibt es mehr Solarstrom, als zu diesem Zeitpunkt überhaupt benötigt wird. Weiterer Ausbau der Solarenergie löst das Problem nicht. Er erhöht nur den Überschuss zur Mittagszeit, liefert aber keinen Beitrag zur Deckung der abendlichen Lastspitze oder zur nächtlichen Stromversorgung.

8 Um die Mittagszeit gibt es mehr Solarstrom, als zu diesem Zeitpunkt überhaupt benötigt wird. Weiterer Ausbau der Solarenergie löst das Problem nicht. Er erhöht nur den Überschuss zur Mittagszeit, liefert aber keinen Beitrag zur Deckung der abendlichen Lastspitze oder zur nächtlichen Stromversorgung.

9 Wie können wir den Überschuss sinnvoll verwerten?

10 Zur energieintensiven Industrie Hochspannung Volt Kohlestrom So wird derzeit die energieintensive Industrie mit Strom versorgt

11 Zur energieintensiven Industrie Hochspannung Volt Kohlestrom So werden die privaten Endkunden mit Kohlestrom versorgt Zeichenerklärung: Transformator Niederspannung 230 Volt

12 Zur energieintensiven Industrie Hochspannung Volt Kohlestrom So werden die privaten Endkunden mit Kohlestrom versorgt Niederspannung 230 Volt

13 Zur energieintensiven Industrie Hochspannung Volt Kohlestrom Endkunden versorgen sich selbst und ihre Nachbarn in Sonnenstunden mit Solarstrom Niederspannung 230 Volt

14 Zur energieintensiven Industrie Hochspannung Volt Solarstrom Kohlestrom Bei weiterem Ausbau der Solarenergie fließt die solare Mittagserzeugung entgegen der konventionellen Stromrichtung. In solchen Stunden wird Kohlestrom nicht mehr benötigt Niederspannung 230 Volt

15 Zur energieintensiven Industrie Hochspannung Volt Solarstrom Kohlestrom Eine weitere Zunahme der solaren Mittagsspitze können die Netze nicht aufnehmen. Die Spannung würde sich unzulässig erhöhen. Niederspannung 230 Volt

16 Berechnung der Spannungsanhebung Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz getrieben. Solarstrom I A B R Zwischen den Punkten A und B hat das Netzkabel einen Widerstand R Der Solarstrom I erzeugt in B eine Spannungserhöhung Delta U = R * I Netzausbau (Verlegen von Parallelkabel) verkleinert den Widerstand R Damit verkleinert man die störende Spannungserhöhung Delta U = R * I und kann mehr Solaranlagen anschließen.

17 Netzausbau im Niederspannungnetz ermöglicht den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme

18 Netzausbau im Niederspannungnetz ermöglicht den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme Die vorgelagerten Netze müssen dann ebenfalls ausgebaut werden.

19 Netzausbau im Niederspannungnetz ermöglicht den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme Die vorgelagerten Netze müssen dann ebenfalls ausgebaut werden. Das alles geschieht, um eine Leistungsspitze zu übertragen, die niemand in dieser Höhe braucht

20 Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent Niederspannungsnetz 230 V Anschluss von Solarstromanlagen wird immer häufiger von Netzbetreibern abgelehnt.

21 Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent Niederspannungsnetz 230 V Messpunkt Netzberechnung geht von folgendem ungünstigsten Fall aus: Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im Sommerurlaub)

22 Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent Niederspannungsnetz 230 V Netzberechnung geht von folgendem ungünstigsten Fall aus: Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im Sommerurlaub) Die Energieflussrichtung kehrt sich dann um. Der Solarstrom fließt vom Niederspannungsnetz ins Mittelspannungsnetz und schließlich auch noch ins Hochspannungsnetz zu den Großverbrauchern (Aluminiumhütten usw.)

23 Niederspannungsnetz 230 V Messpunkt Die Spannung am Ende des Netzzweiges steigt über den zulässigen Höchstwert 230 V + 10 Prozent = 253 Volt

24 Neu hinzukommende Solaranlagen erhalten keine Anschlussgenehmigung obwohl reichlich Dächer vorhanden sind Niederspannungsnetz 230 V Selbst dann noch fließt in sonnigen Stunden Solarstrom bis ins Mittel- und Hochspannungsnetz zu den Großverbrauchern. Mehr brauchen wir nicht.

25 Aber abends und in der Nacht könnten wir Solarstrom gut gebrauchen Niederspannungsnetz 230 V

26 Aufladbare Batterien im Niederspannungsnetz zur Entlastung der Stromnetze von solaren Spitzenströmen Wir verkleinern den solaren Spitzenstrom I max, direkt an der Quelle, indem wir die Solarleistung auf den Abend und die folgende Nacht verteilen.

27 Tageshöchstwert

28 An wieviel Tagen wird eine vorgegebene Leistung überschritten? Nach Daten von SMA im Jahr 2011 Höchstleistung in Bruchteilen der Peakleistung

29 An wieviel Tagen wird eine vorgegebene Leistung überschritten? Beispiel: Die für Anlagen unter 30 kwp empfohlene Drosselung der Einspeiseleistung auf 0,7 der Peakleistung hätte im Jahr 2011 für Anlagen im PLZ-Bereich 20 an 80 Tagen zu Verlusten geführt 80 0,7 Höchstleistung in Bruchteilen der Peakleistung

30 Freiwillige Selbstbeschränkung: Umrichterleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC)

31 Freiwillige Selbstbeschränkung: Umrichterleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) An etwa 240 Tagen wird 0,3 Peak-Leistung erreicht oder überschritten

32 Umrichter Einspeisezähler Solargenerator DC AC Freiwillige Selbstbeschränkung: Umrichterleistung (AC) = 1/3 Peak-Leistung (DC)

33 Umrichter Einspeisezähler Solargenerator DC AC Freiwillige Selbstbeschränkung: Umrichterleistung (AC) = 1/3 Peak-Leistung (DC) Zur Vermeidung von Missverständnissen: Dieser freiwillige Verzicht muss durch höhere Vergütung ausgeglichen werden

34 Umrichterleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC) Kleiner als ca. 0,3 der Peak-Leistung darf die Umrichterleistung nicht sein, damit auch an sonnigen Sommertagen die gesamte Überschussenergie innerhalb von 24 Stunden vollständig eingespeist werden kann.

35 Wir speichern die mittägliche Leistung und speisen sie am Abend und in der Nacht ein Tageshöchstleistung (DC) speichern Direkt einspeisen Batterie aufladen Restladung

36 Tageshöchstleistung (DC) speichern Spitzenleistung des Umrichters (AC) Direkt einspeisen Batterie aufladen

42 Spitzenleistung des Umrichters (AC) Direkt einspeisen Batterie aufgeladen

43 Direkt einspeisen Gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen

46 Gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen Direkt einspeisen Nicht völlig entladen!

47 Solargenerator Umrichter Einspeisezähler DC AC Speicher Umrichterleistung = 1/3 Solargeneratorleistung

48 Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am nach SMA Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast Umrichterleistung gleich Peakleistung 0 Uhr 12 Uhr 24 Uhr Solarleistung Sommer-Lastkurve Abzuführende Leistung Zuzuführende Leistung

49 Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am nach SMA Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast Umrichterleistung gleich Peakleistung Umrichterleistung= 0,3 * Peakleistung und mit Speicher 0 Uhr 12 Uhr 24 Uhr 0 Uhr 12 Uhr 24 Uhr Solarleistung Sommer-Lastkurve Abzuführende Leistung Zuzuführende Leistung

50 Verminderung der Netzbelastung Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am nach SMA Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast Umrichterleistung gleich Peakleistung Umrichterleistung= 0,3 * Peakleistung und mit Speicher Solarleistung Sommer-Lastkurve Abzuführende Leistung Zuzuführende Leistung Netzbelastung

51 Solargenerator Umrichter Einspeisezähler DC AC Speicher Speicherkapazität ausreichend für ca. 60 % des höchstmöglichen Solar- Tagesertrages

52 Solargenerator Umrichter Einspeisezähler DC AC Speicher Bleibatterien oder andere wiederaufladbare Batterien mit gutem Wirkungsgrad Ca.5 kwh freie Speicherkapazität pro 1kWp Solarleistung

53 10 Bleibatterien (1kWh) zum Preis von je 180 VRLA Batterie Valve regulated lead acid Gel- oder AGM (absortiv glass mat) Batterien sollten nur halb entladen werden, um eine Gebrauchsdauer von 10 Jahren zu erreichen. Es fehlt noch Schrank und (Spannungs)Kontrollgerät Solargenerator Umrichter Einspeisezähler DC AC Speicher Bleibatterien oder andere wiederaufladbare Batterien mit gutem Wirkungsgrad Ca.5 kwh Speicherkapazität pro 1kWp Solarleistung

54 Solargenerator Umrichter Einspeisezähler DC AC Speicher Bleibatterien oder andere wiederaufladbare Batterien mit gutem Wirkungsgrad Ca.5 kwh Speicherkapazität pro 1kWp Solarleistung Mehrkosten pro kw - derzeit noch ca. 1200?? Außerdem: Wechsel des Batteriesatzes nach 10 Jahren.

55 mittags Mittags Solargenerator Umrichter Einspeisezähler DC AC Speicher

56 Solargenerator Umrichter Einspeisezähler Abends DC AC Speicher

57 mittags Solargenerator Umrichter AC Einspeisezähler Jede angezeigte kwh erhält die Regelvergütung plus einem Speicherbonus von 19 ct/kwh DC Speicher Verbraucher im Haushalt Zweirichtungszähler Anschluss kasten

58 mittags Solargenerator Umrichter AC Einspeisezähler Jede angezeigte kwh erhält die Regelvergütung plus einem Speicherbonus von 19 ct/kwh Speicher DC Der Speicherbonus unterliegt einer jährlichen Degression von 5% Verbraucher im Haushalt Zweirichtungszähler Anschluss kasten

59 mittags Solargenerator Umrichter DC AC Einspeisezähler Der Speicherbonus wird auf die Netzgebühren umgelegt, da er der Netzstabilität dient Speicher Verbraucher im Haushalt Zweirichtungszähler Anschluss kasten

60 mittags Solargenerator Umrichter Einspeisezähler Speicher DC AC Automatische Trennung bei Stromausfall Verbraucher im Haushalt Anschluss kasten Versorgungsnetz Zweirichtungszähler

61 Hier fehlt noch ein vorschriftsmäßiger Batterieschrank

62 Ausnutzen starker Strompreisunterschiede (Automatisch ) Solargenerator Bi-direktionaler Umrichter DC AC Speicher Verbraucher im Haushalt Zweirichtungszähler mit Verarbeitung d. Preissignals Hausanschlusskasten Versorgungsnetz

63 Notwendige Änderungen (Diskussionsvorschlag) Muss noch ergänzt werden - AC-Spitzenleistung des Umrichters = 1/3 der DC-Peakleistung des Solargenerators - Netzanschlussberechnung nur für die (kleine) AC-Leistung des Umrichters - Vorrang für Solareinspeisung auch für gespeicherten Solarstrom - Zusätzliche Vergütung für den gesamten direkt und indirekt eingespeisten Solarstrom in Höhe von 19 cent/kwh Änderungsvorschläge für das EEG: 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet, unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme, Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas sicherzustellen. Ferner 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung von Elektrizität für die allgemeine Versorgung.

64 Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie beliebig verzögern Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.b. Libyen, Ägypten) Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zu Bürgerbeteiligung ist nicht möglich Unnötige volkswirtschaftliche Kosten für die Fernleitungen, denn sie können bei europaweitem Ausfall von Wind und Sonne keine Speicher ersetzen. Und diese könnten auch dezentral ohne Fernleitungen gebaut werden. Im Katastrophenfall (Orkane, Erdbeben, Terroranschlag etc.) bricht das gesamte System europaweit zusammen Als Beispiel für Entwicklungsländer nicht geeignet

65 Zusammenfassung: Um Leitungsausbau zu sparen, Stromspeicher in der Nähe der Solaranlagen z.b. im Keller

66 Wir setzen auf Unabhängigkeit von den Kohle- und Atomkonzernen. Elektrische Energie speichern und erzeugen wir selber aus Sonne, Wind und mit anderen Technologien der Erneuerbaren Energien Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

67 Wir setzen auf Unabhängigkeit von den Kohle- und Atomkonzernen. Elektrische Energie speichern und erzeugen wir selber aus Sonne, Wind und mit anderen Technologien der Erneuerbaren Energien Im Katastrophenfall: haben wir eine Selbstversorgungsfähige Energie-Insel Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

68 Die bestehenden Übertragungsnetze wollen wir nicht abschaffen. Sie können auch zukünftig beim Ausgleich zwischen Überschuss- und Mangel- Gebieten genutzt werden. Aber wir brauchen keine neuen Fernübertragungsleitungen, denn wir setzen auf Windparks, Solaranlagen und Speicher in der Nähe der Verbraucher Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

69 Drei Handlungs-Schwerpunkte