PV-Eigenverbrauch erhöhen mit Elektrofahrzeugen und Hausspeichersystemen

Transkript

1 PV-Eigenverbrauch erhöhen mit Elektrofahrzeugen und Hausspeichersystemen Philipp Nobis Florian Samweber 1

2 Gliederung 1. Grundlagen 2. Motivation 3. Einleitung: Ladelastgang von Elektrofahrzeugen 4. PV-Eigenverbrauch auf Haushaltsebene 5. PV-Eigenverbrauch in Wohngebieten 6. Erkenntnisse aus dem Projekt 7. Fazit 2

3 Grundlagen: Ziel des Projekts Sun2Car Elektrofahrzeuge noch ökologischer machen 3

4 Das Zusammenspiel von Photovoltaikanlage, Haushalt und Elektrofahrzeug Ankunft des Fahrzeugs Optimaler Beginn des Ladevorgangs 4

5 5 Unterschiedliche Nutzertypen

6 Schon gewusst? Ein typisches Hausspeichersystem mit einer Kapazität von etwa 5 kwh entspricht einem Wasserkraftwerk, das etwa 40 Badewannen voll Wasser mit einer Höhendifferenz von 300 m nutzt. 6

7 Ziele privater Haushalte mit eigener Photovoltaikanlage Verbesserung der Wirtschaftlichkeit Erhöhung der Eigendeckung Reduktion der CO2 Emissionen Hausspeicher- System Weitere Erhöhung der Eigendeckung des Haushalts sowie Verbesserung des grünen Fahrens Elektrofahrzeug Ladung der Batterie aus eigener Photovoltaikanlage Reduktion der Kosten für die Ladung Haushalt Reduktion der Energiekosten Erhöhung der Eigendeckung Photovoltaik- Anlage Reduktion des persönlichen CO2 Fußabdrucks Wirtschaftliche Vorteile 7

8 Motivation & Fragestellung Motivation: Sinkende Vergütung für PV-Einspeisung Sinkende PV-Anlagenkosten je kwp Sinkende Batteriekosten je kwh Steigende Verbreitung von Hausspeichersysteme Kapazität von Elektrofahrzeug-Batterien steigt Größere Flexibilität verfügbar um den PV- Eigenverbrauch zu erhöhen 8 Fragestellung: Wann laden Elektrofahrzeuge? Können Hausspeichersysteme die regenerative Energie im Fahrzeug erhöhen? Wie stark erhöhen Ladesteuerungen den Eigenverbrauch? Wie sind die Auswirkungen im Niederspannungsnetz?

9 Einleitung Ladelastgang von Elektrofahrzeugen Last- und Erzeugungsspitzen überdecken sich nicht Ein großer Teil der Ladeenergie fällt dennoch in die PV- Erzeugungszeiten Die normierte BEV Ladelast 2020 deckt sich zu 34% mit dem normierten bundesweiten PV- Erzeugungsgang aus

10 Methodik: PV-Eigenverbrauch auf Haushaltsebene Haushaltssimulation 10

11 Ergebnisse: Haushaltsebene PV-Eigenverbrauchserhöhung im Haushalt PV-Anlage: Leistung: 7,5 kwp Ausrichtung: Süd Standort: Süddeutschland Eigenverbrauch: 24 % PV-Anteil im Elektroauto: 18 % Haushalte: Smart-Meter Lastgänge von 114 Haushalten über zwei Jahre Elektrofahrzeuge: 43 GPS-Fahrprofile von konventionellen, privaten Fahrzeugen über 3-5 Monate Basierend auf dem Fahrprofil wurde der Energiebedarf berechnet Keine Ladesteuerung 11 Kombinatorische Simulation: 114 x 43 = 4902 Kombinationen

12 Ergebnisse: Haushaltsebene PV-Eigenverbrauchserhöhung im Haushalt Eigenverbrauch: Brutto: 45 % Netto: 42 % Eigenverbrauch: 24 % PV-Anteil im Elektroauto: 18 % PV-Anteil im Elektroauto: 41 % 12

13 Ergebnisse: Haushaltsebene Einfluss einer Ladesteuerung Schema Ladesteuerung: Sofort Aufladen bis 80% SOC Restliche 20 % werden nur mit PV-Überschussleistung geladen Erhöhung des Eigenverbrauchs um bis zu 12,4% Größe des stationären Batteriespeichers Größe der Photovoltaikanlage in kwp 2,5 kwp 5 kwp 7,5 kwp 10 kwp kein Speicher 12,4% 6,6% 5,0% 3,6% 2,5 kwh 4,2% 3,1% 2,2% 1,8% 5 kwh 2,7% 2,5% 1,9% 1,5% 7,5 kwh 1,7% 2,1% 1,6% 1,2% 10 kwh 1,1% 1,8% 1,4% 1,1% 13

14 Methodik: Analyse der Eigenverbrauchs im Wohngebiet Wohngebiet in Garmisch-Partenkirchen Versorgt von einem Ortsnetztransformator 202 Haushalte 3 MWh/a Durchschnitt Hausspeichersysteme 30 % der Haushalte mit PV-Anlage 7,5 kwh Kapazität Elektroautos 22 kwh Kapazität 10% - 50% Verbreitung 3,5 14 kw Ladeleistung PV- Anlagen 36 % der Haushalte 5 kwp Mittelwert 14

15 Ergebnisse: Wohngebiet Einfluss der Hausspeichersysteme auf die Last im Wohngebiet Mit Hausspeichersystemen in nur 6 % aller Haushalte im Netzgebiet (30 % der Haushalte mit PV-Anlage) kann im Mittel die Lastspitze um 10 % reduziert werden Die Rückspeisung von PV-Energie in das Mittelspannungsnetz wird um 40 % reduziert 15 (Szenario: ohne Elektrofahrzeuge)

16 Ergebnisse: Wohngebiet PV-Eigenverbrauch im Netzgebiet Ohne stationäre Speicher und Elektroautos liegt der Eigenverbrauch bei 78,5 % Mit 40 % gesteuerten Elektroautos wird die PV Erzeugung zu 93 % direkt in der Nachbarschaft verbraucht 94 Szenario: % der HH haben einen PV-Anlage mit 5 kwp 16 Eigenverbrauch in % ,5 kw 7 kw 10,5 kw 14 kw Ladeleistung in kw Gesteuert, mit HSS Ungesteuert, mit HSS Gesteuert, ohne HSS Ungesteuert, ohne HSS -30 % der HH mit PV- Anlagen haben ein HSS mit 7,5 kwh -40 % der Haushalte verfügen über ein Elektrofahrzeug

17 Ergebnisse: Wohngebiet Einfluss der Anzahl von Elektrofahrzeugen auf PV-Eigenverbrauch Je mehr Elektrofahrzeuge es im Netzgebiet gibt, desto höher ist der PV- Eigenverbrauch Ladeleistung hat einen geringen Einfluss auf den PV-Eigenverbrauch Steigerung des PV-Eigenverbrauch wird mit jeder Steigerung am Anteil der HH mit E-Fahrzeugen geringer PV-Eigenverbrauch in % ,5 kw 7 kw 10,5 kw 14 kw + 3,4 % + 1,5 % + 1,3 % + 1,1 % Szenario: -mit Ladesteuerung -mit Hausspeichersystem % 20% 30% 40% 50% Anteil der Haushalte mit Elektrofahrzeugen

18 Fazit der allgemeinen Analysen Elektrofahrzeuge und Hausspeichersysteme erhöhen den Eigenverbrauch im Netzgebiet deutlich von 78,5 % auf bis zu 94 % In einem Privathaushalt kann im Mittel 18 % der PV-Energie direkt zum Laden des Elektrofahrzeugs verwendet werden. Mit zusätzlichem stationären Speicher sind es ca. 41 % Eine Ladesteuerung kann den Eigenverbrauch von Haushalten ohne stationärem Speicher und kleiner PV-Anlagengröße deutlich verbessern (um bis zu 12,4 %) 18

19 Der Feldversuch Ergebnisse aus der Praxis 19

20 Rahmendaten Zehn Audi A1 e-trons wurden für je ein halbes Jahr an 20 ausgesuchte Familien mit Photovoltaikanlage in Garmisch Partenkirchen vergeben Messungen der Hauslast, Photovoltaikanlagen und Ladesäulen über ein gesamtes Jahr Förderung durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie Drittmittel von der Audi AG 20

21 Wirtschaftliche Grundlage Neue PV-Anlagen erhalten in Deutschland nur noch ca. 13 ct/kwh Einspeisevergütung Photovoltaik ist derzeit für Privathaushalte wirtschaftlich Ein hoher Eigenverbrauch der eigenen Photovoltaikenergie steigert die Wirtschaftlichkeit Eigenverbrauch kann durch Elektrofahrzeuge weiter erhöht werden Stationäre Batteriespeicher erhöhen den Eigenverbrauch zusätzlich In Zukunft: Verkauf von Sorglos-Paket? Speicher+ Photovoltaik+ Elektrofahrzeug Je höher der Eigenverbrauch neuer Anlagen, desto wirtschaftlicher der Betrieb 21

22 Zu Grunde liegende Wirkungsketten Positive wirtschaftliche Wirkung Photovoltaik ist für Privathaushalte Wirtschaftlich Ein hoher Eigenverbrauch der eigenen Photovoltaikenergie steigert die Wirtschaftlichkeit Eigenverbrauch kann durch Elektrofahrzeuge erhöht werden Stationäre Batteriespeicher erhöhen den Eigenverbrauch weiter In Zukunft: Verkauf von Sorglos-Paket: Speicher+ Photovoltaik+ Elektrofahrzeug Positive ökologische Wirkung Neue Photovoltaikanlagen reduzieren den Anteil konventionell erzeugter Energie Ein hoher Eigenverbrauch reduziert die persönlichen CO2 Emissionen Eigenverbrauch kann durch Elektrofahrzeuge erhöht werden Stationäre Batteriespeicher erhöhen den Eigenverbrauch weiter In Zukunft: Verkauf von Sorglos-Paket: Speicher+ Photovoltaik+ Elektrofahrzeug 22

23 Schon gewusst? Eine Speicherkapazität von 15 kwh: Deckt fünf Tage lang den Strombedarf eines Zweipersonenhaushalts Reicht aus um 20 Skifahrer von GAP auf die Zugspitze zubringen Kann eine 5 Watt Standard-LED für 4 Monate zum leuchten bringen Bei durchschnittlichem Kohlekraftwerk werden dafür 20,5 kg Braunkohle benötigt. 23

24 24 Fahrtwahrscheinlichkeit eines einzelnen Probanden

25 Spezifische Kosten gängiger Hausspeichersysteme 25 Spezifische Speicherkosten [ /kwh] Kaco Sonnenspeicher MST Solar Sonnenbatterie Tritec Peus Knubix Fenecon Trendlinie FfE Audi-02#A Audi Hausspeichersystem_eV_ Größe des Hausspeichers [kwh]

26 Schon gewusst? Eine Kilowattstunde Photovoltaikstrom erzeugt etwa??? 75 g CO2 im aktuellen deutschen Strommix sind es dagegen etwa??? 550 g CO2 26

27 27 Der Blick auf Deutschland Stand der Energiewende

28 Ausblick Ganzheitlicher Blick Weitere Erneuerbare Erzeuger Stromübertragung und Netzintegration Eigenverbrauch in privaten Haushalten + weitere Speicher Elektromobilität im öffentlichen Raum 28

29 29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit