Netz. Sinusstrom Speicher

Transkript

1 Netz Sinusstrom Speicher

2 1. Systemarchitekturen solarer Großspeicher 2. Wirtschaftliche Betriebsmodelle 3. Leistungsspezifische Anforderungen bei Kleinspeichern 4. Systemarchitekturen solarer Kleinspeicher 5. Wirtschaftliche Betriebsmodelle 6. Anwendungsbeispiele 7. Fazit 2

3 Anbindung der Batterien im DC- ZWK eines WR DC - Spannung V kein Laderegler 3

4 Photovoltaikanlage 145 kwp Blockheizkraftwerkt 15/30 KW Windkraftanlagen (in Planung) 5 kw Elektroautos 4 (8) Energiespeicher 68 kwh 4

5 Fall 1: Regelenergiespeicher Ergänzung PVA: (Module + MPPT) Fall 2: PVA Ergänzung: Batteriezellen Voraussetzungen: Dimensionierung ZWK-Spannung 5

6 dezentrales MPP Tracking DC/DC Wandler a 12 kw regelbarer DC Zwischenkreis 6

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8 Ausganssituation Leistung Verbrauch Blindleistung durch Schweißgeräte Strompreis Leistungspreis Photovoltaik 260 kwp mit Selbsterzeugungskosten 125 kva kwh p.a kvarh p.a. 0,165 /kwh (NT) 0,186 /kwh (HT) 11,25 >/kw p.m. 0,10 /kwh kwh/p.a. Erweiterung des Wechselrichters um LiFePo Speicher Kapazität: 68 kwh Leistung 240 kva (Normfahrweise 1 CA) Kosten (500 /kwh) 8

9 Einsparungsmechanismus Einsparung Strombezug (PV Strom zur Grundlastdeckung) Einsparungssatz Einsparung Einsparung p.a. 0,186 /kwh./. 0,10 /kwh = 0,086 /kwh 60 kwh pro Tag Einsparung Blindleistung 0,0225 /kvar kvarh Leistungspreisreduktion 11,25 /kw p.m. 25 kw Summe

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11 gesteuerte Regelenergie (Leistungsspitzen, 100 % Nullbezugsregelung) Erhöhung des Eigenstromanteils (PV, Wind, KWK) Blindleistungskompensation USV Funktion & Inselbetrieb hochgenaues und sicheres Batteriemanagementsystem (BMS) Echtzeit- & Langzeit monitoring (Leistung, Ertrag, cos (phi), BMS) dynamische Steuerung (nach Kundenanforderung) sehr hoher Wirkungsgrad & MPP Tracking PVA Einbindung verschiedenster Erzeuger 3-phasig sehr hohe Lade- & Entladeströme individuelle Leistungsgrößen & Kombinationen (kva, kwh, kwp) Rückspeisung (EEG konform) niedrige Spannung (DC) Sicherheit & um kleinen Speicher zu erhalten gesteuertes Laden (insb. Bei LiFePo) Überlastfähigkeit vgl. Anlaufströme Großspeicher Kleinspeicher 11

12 Wechselrichter mit Ringkerntrafo & Netzumschaltung kein MPP Tracking Inselbetrieb & netzsynchroner Betrieb zweistufiges Laden via BMS keine Rückspeisung AC Abgang für Überschussenergie 12

13 Umsetzung 5 kwh / 2,5 kw Analog BMS mit visueller Statusanzeige jeder Zelle Beendung der Ladung bei 30 % SOC mit optionaler Umschaltung auf 0% SOC (Netzausfall) Wahlschalter: Netzvorrang vs. Batterievorrang 13

14 Kostenabschätzung Wechselrichter 2,5 kw Netzumschaltung, Batterie & BMS (3 kwh) PV Module 4 kwp Verkabelung und Unterkonstruktion 700 Gewerk & Marge Summe Wirtschaftlichkeitsabschätzung Ertrag (900 kwh/kwp p.a.) Netzbezugskosten Strom Wärmebezugskosten Vermiedene Bezugskosten 30 % Warmwasser oder Heizung 70 % Strom Einsparungen Statischer Amortisationsfaktor kwh p.a. 0,26 /kwh 0,12 /kwh 129,6 p.a. 655,2 p.a. 784,8 p.a. 10,8 a 14

15 Wechselrichter (7,5 kw, 3 phasig) mit Netz-umschaltung PVA 11 kwp (Ost West) LiFePo Speicher 7-21 kwh 15

16 4 Familien Wohnhaus Integrierte Strom- und Wärmeversorgung 16

17 technisch und wirtschaftliche Realisierung möglich massive Netzentlastung möglich Wirtschaftlichkeit gegeben, aber immer im Kontext zu den individuelle umsetzbaren Regelaufgaben unendliche Kombinationsmöglichkeiten Herausforderungen: klare Definition der jeweiligen Anforderungen angepasstes Design des Speichers 17

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19 Handel primärer & sekundärer Regelenergie Vermeidung von Sanktionierungskosten (vgl. Ampelkonto EVUs) Senkung des Leistungspreises durch Abschneiden von Bezugsspitzen Erhöhung des Eigenstromanteils (PV, Wind, KWK) Einhaltung des cos(phi) / Vermeidung von Blindleistungsabgaben Arbitrage (Hoch- und Niedertarife) USV Funktion und weitere (E-Mobilität, Inselsysteme, Netzstützung, zu kleiner Einspeiseanschluss..) 19

20 - hohe Leistung & Kapazität - bidirektionale Stromrichtung - multifunktionale Regelmöglichkeiten - Netzverbindung - Anbindung weiterer E-Träger 20

21 Kapazität: Leistung: kwh kva Zyklen: (70 % DOD) integrierte MS- Einheit Leistungsregelung in allen 4 Quadranten Anbindung Leitstellentechnik automatisierte Regelaufgaben Speicherkosten 0,10 / kwh 21

22 Batterieausstattung Technologie LiFePo Typ 500 Ah Anzahl 800 Verschaltung 200 Stk. in Reihe - max. Ladung: 5 CA - max. Entladung: 20 CA - Zyklen: (70 % DOD) (80 % DOD) Abmaß / Kapazität /Leistung und Batterietechnologie anpassbar 22

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26 Blindleistung [kw] Blindleistungs-Kompensation (Methoden-Vergleich) ohne geregelt :00:00 04:00:00 08:00:00 12:00:00 16:00:00 20:00:00 00:00:00-10 Uhrzeit 26

27 Wechselrichterleistung 1.000,00 kva Speicherkapazität 2.560,00 kwh/kwp Strombezugspreis 0,13 (NT) / kwh Stomverkaufspreis 0,45 (HT) / kwh Betriebszyklen pro Tag 1,00 n Derate of discharge (DoD) 70,00 % Degradation Zellen 1,00 % p.a. aktive Speicherkapazität pro Tag 1.792,00 kwh max. Zyklenanzahl 6.000,00 n Jahresenergieumsatz ,00 kwh Batteriehaltbarkeit (Jahren) 16,44 a 27

28 Überblick Finanzierung Wirtschaftliche Kennzahlen Investitionskosten: ,00 Einsparungen p.a p.a. abzüglich Eigenkapital ,00 Betriebsführungskosten & Versicherungen p.a. zuzüglich Bauzeitzinsen ,00 Kapitalbedarf ,00 Finanzierung: Rendite 13,9 % irr inkl. Finanzierung und Betriebsführung (bei 20 Jahren Laufzeit) 4,6 % Zinssatz: 4,50% Tilgungsfreiheit (Jahre): 1 - Anlage läuft eigentlich 32 Jahre Tilgungszeitraum (Jahre): 12 Gesamtlaufzeit (Jahre): 13 Repowering Batterien Jahr 17 (aus dem Cash Flow) ,00 - Noch keine zusätzlichen Vergütungen berücksichtigt (PV-Strom usw.) 28