Auslegung von PV-Speichersystemen in Einfamilienhaushalten

Transkript

1 Auslegung von PV-Speichersystemen in Einfamilienhaushalten Johannes Weniger, Tjarko Tjaden, Joseph Bergner, Volker Quaschning Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin 2. Kongress PV-Speichersysteme, Salzburg, 27. November 2014 Das Vorhaben PVprog wird im Umweltentlastungsprogramm II gefördert aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und des Landes Berlin (Förderkennzeichen UEP II/2)

2 Energieflüsse von PV-Speichersystemen Photovoltaiksystem Last Batteriespeicher Direktverbrauch Batterieladung Netzeinspeisung Batterieentladung Netzbezug Netz 2

3 Energetische Bewertung von PV-Speichersystemen Eigenverbrauchsanteil 0% 10% 20% 30% 60% 70% 80% 90% 100% Direktverbrauch Batterieladung Netzeinspeisung 30% 29% 70% 41% 3 PV-Leistung 4 kwp, nutzbare Speicherkapazität 4 kwh, jährlicher Haushaltsstrombedarf 4 MWh

4 Energetische Bewertung von PV-Speichersystemen Autarkiegrad 0% 10% 20% 30% 60% 70% 80% 90% 100% 30% 26% 70% 44% Direktverbrauch Batterieentladung Netzbezug 4 PV-Leistung 4 kwp, nutzbare Speicherkapazität 4 kwh, jährlicher Haushaltsstrombedarf 4 MWh

5 PV-Leistung in kwp nutzbare Speicherkapazität in kwh Normierung der Größe von PV-Speichersystemen Jahresstrombedarf in MWh ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 nutzbare Speicherkapazität in kwh/mwh PV-Leistung in kwp/mwh

6 nutzbare Speicherkapazität in kwh/mwh Energetische Systemdimensionierung 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 Eigenverbrauchsanteil 90% 80% 70% 60% 30% 100% 90% 80% 70% 60% 30% 20% 20% 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 PV-Leistung in kwp/mwh 10% 0% 6 Abschätzung für Einfamilienhaushalte durch Normierung auf den Jahresstrombedarf in MWh

7 nutzbare Speicherkapazität in kwh/mwh Energetische Systemdimensionierung 2,5 Autarkiegrad 80% 100% 90% 2,0 80% 70% 1,5 70% 60% 1,0 0,5 30% 60% 20% 10% 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 PV-Leistung in kwp/mwh 30% 20% 10% 0% 7 Abschätzung für Einfamilienhaushalte durch Normierung auf den Jahresstrombedarf in MWh

8 Online-Tool zur Systemdimensionierung 8 pvspeicher.htw-berlin.de/unabhaengigkeitsrechner

9 wöchentlicher/jährlicher Strombedarf Jahreszeitliche Variation des Stromverbrauchs 6% 5% 4% Standardlastprofil Mittelwert aller Haushalte Haushalt mit Klimaanlage Haushalt mit Wärmepumpe 3% 2% 1% 0% Woche des Jahres 9 Datengrundlage: viertelstündlich aufgelöste Jahreslastprofile von 74 Haushalten

10 viertelstündlicher/täglicher Strombedarf Tageszeitliche Variation des Stromverbrauchs 6% 5% 4% Standardlastprofil Mittelwert aller Haushalte nachtaktiver Haushalt tagaktiver Haushalt 3% 2% 1% 0% Stunde des Tages 10 Datengrundlage: viertelstündlich aufgelöste Jahreslastprofile von 74 Haushalten

11 Stunde des Tages Charakterisierung von Lastprofilen Sommeranteil Nachtanteil Tag des Jahres 11

12 Sommeranteil Autarkiegrad Einfluss auf die energetische Bewertung 60% 55% 55% 45% 35% 30% 45% 25% 35% 45% 55% 60% Nachtanteil 12 Systemgröße: PV-Leistung 1 kwp/mwh, nutzbare Speicherkapazität 1 kwh/mwh Datengrundlage: viertelstündlich aufgelöste Jahreslastprofile von 74 Haushalten

13 Sommeranteil Autarkiegrad Einfluss auf die energetische Bewertung 60% 55% 55% 45% 35% 30% 45% 25% 35% 45% 55% 60% Nachtanteil 13 Systemgröße: PV-Leistung 1 kwp/mwh, nutzbare Speicherkapazität 1 kwh/mwh Datengrundlage: viertelstündlich aufgelöste Jahreslastprofile von 74 Haushalten

14 Schlussfolgerungen Kompromiss zwischen hohem Eigenverbrauchsanteil und hohem Autarkiegrad erforderlich. Die Speichergröße sollte auf die PV-Leistung und auf den Strombedarf abgestimmt werden. Für hohe Autarkiegrade ist eine nutzbare Speicherkapazität von 1 kwh/kwp sinnvoll. Der jahres- und tageszeitliche Verlauf des Strombedarfs lässt sich durch den Sommer- und Nachanteil charakterisieren. Je höher der Sommer- und je geringer der Nachanteil, desto höher der erreichbare Autarkiegrad. Die Referenzergebnisse stimmen gut mit dem Mittelwert einer Vielzahl von Haushalten überein. 14 pvspeicher.htw-berlin.de