Sicherheit und Zuverlässigkeit von PV-Anlagen mit Speichersystemen unter besonderer Berücksichtigung von Brandrisiken und Löschstrategien SPEISI

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1 Sicherheit und Zuverlässigkeit von PV-Anlagen mit Speichersystemen unter besonderer Berücksichtigung von Brandrisiken und Löschstrategien SPEISI Nicolas Bogdanski

2 Kurzzusammenfassung Projekt: Partner Projektpartner: - TÜV Rheinland (TRE, TRLP) - Fraunhofer ISE: weltweit renommiertes Institut im Bereich PV, erprobter Projektpartner - Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW): eines der führenden Batterieforschungsinstitute - Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS): Ausbildung von PV-Spezialisten, bewährter Projektpartner, Sprachrohr für Normung und Verbände Projektleitung: TÜV Rheinland Energy Laufzeit: /1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

3 Kurzzusammenfassung Projekt: Inhalte Ziele: die Sicherheit von Batteriesystemen in allen denkbaren Einsatzszenarien zu untersuchen. Die Marktteilnehmer sollen dabei unterstützt werden die Sicherheit der PV-Anlagen mit Speichersystemen in Bezug auf ihre Allgefahren-Exposition zu optimieren und vorhandene Defizite bei sicherheitstechnischen Handlungsanweisungen oder Anwendungsregeln zu erkennen. Lösungen sollen erarbeitet werden und in die Normungsarbeit eingebracht werden. Einsatzkräfte, Feuerwehren oder Technisches Hilfswerk, für den Einsatzfall im Umgang mit den neuen Technologien ohne erhöhte Eigengefährdung sollen unterstützt werden. Entwicklung von Tests, die eine vergleichbare Qualifizierung von PV-Speicher- Systemen erlauben. 3 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

4 Status zu Beginn des Projektes Anwendung von stationären Speichern in Gebäuden Begünstigt durch die Speicherförderung drangen mehr und mehr Systeme in den Markt Normen und Anforderungen für Speichersysteme von PV-Anlagen waren noch nicht ausgereift (Sicherheit, Betrieb, Inbetriebnahme, Wartung) Kriterien zum Vergleich der Leistungsfähigkeit (und Zuverlässigkeit) von PV Speichersystemen fehlten 4 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

5 SPEISI - Überblick Schwerpunkte SPEISI Projekt: Sicherheit von PV Speichersystemen - Entwicklung von Anwendungsregeln - Definition von Löschstrategien - Analyse von vorhandenen Systemen Leistungsfähigkeit von PV Speichersystemen Energy storage performance Battery Lab Nuremberg - Definition von Testprozeduren - Vermessung bestehender Systeme 5 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

6 PV-Speicher: Anwendungen in Germany Ende 2016 werden wahrscheinlich 41 GWpPV-Leistung installiert sein! Heute Zukünftig Einspeisevergütung läuft aus => Eigenverbrauch gewinnt an Bedeutung Demand Side Management (DSM) und Peak shaving sowie Netzdienstleistung im Fokus Speicher werden zentraler Bestandteil der Energieversorgung Klein bis mittelgroß bis kw / kwh Großanlagen MWp / MWh 6 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

7 PV Speichersysteme - Sicherheit Zentrale Sicherheits-Gesichtspunkte: Während und nach Transport Funktionale Sicherheit Sicherheit bei internen / externen Bränden Sicherheit von Komponenten und Einfluss von Komponenten 7 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

8 PV Speichersysteme Ergebnisse Dokumentation bekannter Brandfälle. Bisher kaum Fälle bekannt in denen Speicher in Verbindung mit PV bekannt Fehlerfälle werden im Projekt gesammelt 8 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

9 PV Speichersysteme Ergebnisse Dokumentation Transport: Fragenkatalog Dokumentation Transport: Fragenkatalog Dokumentation üblicher Transportprozesse Definition zusätzlicher Anforderungen für den sicheren Transport 9 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

10 PV Speichersysteme Ergebnisse No. Test T.1 Voltage control avoiding overcharge T.2 Current control avoiding overcharge T.3 Over- under-temperature T.4 Short circuit extern T.5 Deep discharge T.6 Surge / burst T.7 Propagation test T.8 Mechanical damage T.9 Fire / flammability 10 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

11 PV Speichersysteme Ergebnisse Quelle: Sicherheitsleitfaden 11 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

12 PV Speichersysteme Ergebnisse Beispiel: Spannungsbegrenzung zur Vermeidung von Überladung Contactor opens Testprozedur: Current /A, voltage / V, temperature / T charge end voltage 61,53 V 1. Entladen (CC) mit 0,2 C bis Ladeschlussspannung min Pause 3. Laden (CP) mit Pmax Wechselrichter Ergebnis: Mittlere Zellspannung überschreitet Zell- Betriebsfenster time / min 12 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

13 PV-Speicher: Performance-Tests Source: RWTH Aachen Installed PV storage devices Customers: Economics: Early adopters Non-profitable Mainstream Profitable Evaluation: None => just get it Safety Performance 13 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

14 Performancekriterien - Überblick Performance bezogen auf Erzeugungs-, Lastprofile Round-trip Kapazität Relative Wandlungseffizienz Antwortzeiten Smart-grid readyness Stand-by Verbrauch etc /1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

15 Zusammenfassung SPEISI unterstützt weitere Verbreitung von PV Speichersystemen. Es besteht vereinzelt noch Regelungsbedarf => wird im Projekt angegangen In Zukunft wird die Performance von Speichersystemen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Anlagenabnahmen sollen Überblick über Sicherheit installierter Speicher geben Bisher zum Glück nicht viele Fehlerfälle bekannt 15 31/1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

16 Danksagung SPEISI FKZ: , Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie /1/2017 N.Bogdanski, Speichersicherheit

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