Speicherung von Strom - Technologie mit Zukunftspotential?

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1 ESF-Projekt EnerCommunities (2/42/2012) Das ESF-Projekt EnerCommunities Energieautarke Gemeinden und Bioenergiedörfer im Vinschgau (2/39/2012) wurde von der Europäischen Union mittels Europäischem Sozialfonds (ESF), vom Ministerium für Arbeit und Sozialpolitik und von der Autonomen Provinz Bozen mitfinanziert. TIS innovation park Speicherung von Strom - Technologie mit Zukunftspotential?

2 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

3 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

4 Vorteile System und Netz Entwicklung eines dezentralen Energiesystems; Entlastung des Netzes und Vermeidung der Potenzierung; Schnelle Reaktionszeiten; Filtrierung von Leistungsspitzen; Vermeidung von Netzverlusten durch Netzverstopfungen; Reduzierung der Belastung konventioneller Anlagen; Erleichterung Frequenz- und Spannungsregelung; Ausnutzung der verfügbaren grünen Energie maximieren. Vorteile Nutzer (Hersteller & Verbraucher) TIS innovation park Warum Strom speichern? Zeitliche Entkopplung von Produktion und Verbrauch; Steigerung des Eigenverbrauches und Einsparung von Stromkosten; Verwendung grüner Energie; Steigerung der Unabhängigkeit vom Strompreis; Schutz vor Unterbrechung der Stromversorgung

5 Warum Strom speichern? Zeitliche Entkopplung von Produktion und Verbrauch Eigenverbrauch Speicherbeladung PV-Erzeugung Speicherentladung Verbrauch

6 Warum Strom speichern? Zeitliche Entkopplung von Produktion und Verbrauch Uhr Uhr Uhr Uhr Uhr

7 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

8 Elektrochemische Speicher (Batterien) Power to Gas Wasserstoff; Methan. Mechanische Speicher Schwungscheibe; Pumpwasserkraftwerk; Druckluft (CAES). Elektrische Speicher TIS innovation park Welche Arten von Speicher gibt es? Superkondensator; Superleitende magnetische Energiespeicher (SMES)

9 Welche Arten von Speicher gibt es? Energie vs. Leistung Energie: Energielieferung über lange Zeiträume (Stunden). Leistung: Hohe Leistungsabgabe für kurze Zeiträume (Sekunden-Minuten)

10 Welche Arten von Speicher gibt es? Eignung der Speichersysteme Quelle: EPRI

11 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

12 Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Vorteile der elektrochemischen Speicher: Flexibel; Schnelle Reaktionszeiten; Relativ Kompakt; Kurze Installationszeiten; Position entlang des Netzes kann geändert werden; Leistung und Autonomie können auch nach der Installation geändert werden

13 Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Energiedichte Leistungsdichte Lebenszyklen Effizienz Temperaturintervall Gefriertemperatur Preis Entladetiefe Eigenschaften Speichertechnologie Energiedichte Leisungsdichte Lebenszyklen Effizienz Temperaturintervall Gefriertemperatur [Wh/kg] [W/kg] Anzahl 80% [%] [ C] [ C] Bleihaltig Blei (entladen) Alkalisch NiCd Leistung NiCd Energie NiZn NiMH Leistung NiMH Energie <-40 < Hochtemperatur NaS (pro Modul) Zebra - Na-NiCl Li Ion Leistung Lithium Li Ion Energie LiFePO 4 90 bis 3000 > 1000 > Li Polymer Redox Redox Energie Superkondensatoren SK Leistung k - 1M SK Energie k - 1M

14 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

15 Gibt es bereits Anwendungen? Viele Länder haben bereits Stromspeicher auch im Haushalt geregelt; Hier werden vor allem Blei-, Lithium-Ionen- oder Lithium- Eisenphosphatakkumulatoren verwendet. Quelle: BLOOMBERG NEW ENERGY FINANCE DATABASE EXTRACTED ON 12TH APRIL

16 Deutschland: TIS innovation park Gibt es bereits Anwendungen? Zinsgünstiges Darlehen mit Tilgungszuschuss von 30% und bis zu 660 /kwp bei Bestandsanlagen und bis zu 600 /kwp Neuanlagen; Anlagen ab 31. Dezember 2012; Leistung maximal 30kWp; Leistungsabgabe an Netz auf 60% begrenzt; Speicher mindestens 5 Jahre betrieben. Ergebnisse: In den Sommermonaten ca. 600 Förderungen/Monat; Insgesamt besitzen ca Haushalte in Deutschland PV+Speicher Systeme

17 Gibt es bereits Anwendungen? Stand der Technik Technologiestand Ausgereift Kommerziell Demonstrativ Prototyp Labor Konzeptuell System Pumpspeicher, Bleisäure CAES 1. Generation, Bleisäure, NiCd, NaS, LiFePO 4, Li Ion CAES 2. Generation, ZnBr, innovative Bleisäure, Vanadium Reduxfluss, NiMH, Li Ion Li Ion, FeCr, Zebra Zn Luft, Li Ion innovativ CAES Adiabatisch, Nano-Superkondensatoren, Metall-Luft

18 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

19 Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? CEI 0-21: ; V1 Technische Regelungen für den Anschluss aktiver und passiver Nutzer an das NS Stromnetz der Netzbetreiber. Im Jahr 2014 wurden die Energiespeicher in die technische Norm aufgenommen; Die angeführten Schemas beziehen sich auf geförderte Anlagen; Nicht geförderte Anlagen benötigen nur einen bidirektionalen Zähler zur Messung der mit dem Netz ausgetauschten Energie

20 Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Vor dem Inverter, im Gleichspannungsbereich Ein bidirektionaler Zähler für die ausgetauschte Energie (wie bisher); Ein bidirektionaler Zähler für die erzeugte Energie (bisher war er üblicherweise monodirektional)

21 Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Nach dem Inverter, im Wechselspannungsbereich Ein bidirektionaler Zähler für die ausgetauschte Energie (wie bisher); Ein bidirektionaler Zähler für die erzeugte Energie (bisher war er üblicherweise monodirektional)

22 Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Nach dem Inverter und nach dem Zähler der erzeugten Energie im Wechselspannungsbereich Ein bidirektionaler Zähler für die ausgetauschte Energie (wie bisher); Ein bidirektionaler Zähler für die erzeugte Energie (bei Bestandsanlagen darf er monodirektional sein); Ein bidirektionaler Zähler zur Messung der Energie vom Akkumulator in die Anlage

23 Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Passive Nutzer, die Akkumulatoren in ihre Anlagen einbauen, werden zu aktiven Nutzern Ein bidirektionaler Zähler für die ausgetauschte Energie

24 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

25 Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Technische Normen: CEI 0-16 und CEI 0-21 Technischen Vorschriften der Verbindungen und der Position der Zähler; Gesetzliche Regelung AEEGSI: Disposizioni relative all integrazione dei sistemi di accumulo di energia elettrica nel sistema elettrico nazionale 574/2014/R/EEL + 642/2014/R/EEL Regelt gesetzlich die Anwendung der Speichersysteme und übernimmt die Vorschriften der technischen Normen; Alle Speichersysteme, für welche das Ansuchen um Anschluss ab 21. November 2014 eingereicht wurde, müssen die technischen Normen befolgen. GSE: Seit 1. Jänner 2015 dürfen auch laut GSE Speichersysteme eingesetzt werden

26 Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Gesetzliche Regelung AEEGSI Es sind die Schemas der CEI 0-16 und CEI 0-21 Normen zu befolgen; Certificati verdi, conto energia fotovoltaico bzw. solare termodinamico: Messung Energieaustausch Energiespeicher nur falls produktionsseitiger bidirektionaler Speicher; Primo conto energia: Nicht mit Speichersystemen bis 20 kw in Scambio sul posto kompatibel; Tariffe omnicomprensive: Messung Energieaustausch Energiespeicher immer erforderlich; Scambio sul posto: Messung Energieaustausch Energiespeicher nicht erforderlich; Ritiro dedicato: Messung Energieaustausch Energiespeicher nicht erforderlich, außer es besteht Anrecht auf prezzi minimi garantiti; Die geförderte Leistung bezieht sich immer auf die Nettoleistung des Energieerzeugers abzüglich der Energiespeicher

27 Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Stellungnahme des GSE Bei produktionsseitigen Speichersystemen: Monodirektionale Zähler, welche die produzierte Energie messen, müssen vom Verantwortlichen der Installation und der Wartung vor der Inbetriebnahme des Speichersystems mit bidirektionalen Zählern gemäß Deliberazione AEEG 88/07 ersetzt werden; Bei postproduktionsseitigen Speichersystemen: Nur bei tariffe omnicomprensive und prezzi minimi garantiti muss der Verantwortliche der Installation und Wartung vor der Inbetriebnahme des Speichersystems Zähler zur Messung der aufgenommenen und abgegebenen elektrischen Energie der Speicher installieren; Innerhalb 30 Tagen muss dem GSE, mittels PEC-Post, die Installation mitgeteilt werden

28 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

29 Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Businessplan: PV-Anlage 6kW / 11kWh; Anfangsinvestition; 2 Batterien Austausche; 1 Inverter Austausch; Wartungskosten; Eigenverbrauch 35% => 90%; Scambio sul posto; Stromkosten +4%/Jahr; Steuerabschreibung 50%. Ergebnisse: Amortisierungszeit 9 Jahre; Einsparung, abzüglich der Ausgaben

30 Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Berechnung mit Steuerabschreibung und SSC; Abhängig von den Energiepreisen; Abhängig von der Eigenverbrauchssteigerung; Sinkende Preise der Stromspeicher; PV-Anlagen ohne Speichersystem haben kürzere Amortisationszeiten unter gleichen Bedingungen (Steuerabschreibung + Scambio sul posto)

31 Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Einfache Rechenbeispiele aus der Praxis: Bleisäure Batterie; 4,6kW; 8,0kWh; Zyklen; Dod 50%; Wirkungsgrad 81%; ,0kWhx2.700x0,5x0,81 = kwh nutzbare Energie /8.748kWh = 0,87 /kwh Li-Ion Batterie; 3kW; 9,0kWh; >5.000 Zyklen; Dod 80%; Wirkungsgrad 95%; ,0kWhx5.000x0,8x0,95 = kwh nutzbare Energie 0,18 /kwh /34.200kWh = 0,35 /kwh

32 Warum Strom speichern? Welche Arten von Speicher gibt es? Welche elektrochemische Speichertechnologien gibt es? Gibt es bereits Anwendungen? Wo positioniert sich die Batterie im Schema meiner PV-Anlage? Wie sind die Stromspeicher gesetzlich geregelt? Rentiert sich ein Stomspeicher überhaupt? Wie sind die Zukunftsaussichten? Inhalt

33 Wie sind die Zukunfstsaussichten? Laut IHS Report: Jährlich installierte PV + Speicher-Systeme werden im Jahr MW erreichen; Deutschland, Großbritannien, Italien, Australien und Japan; Große Erwartungen bisher enttäuscht aufgrund sinkender Installation von PV- Anlagen, jedoch wird ein Zuwachs von 16-25% im Jahr 2015 erwartet; Kosten Speicher im Jahr 2014 um ca. 20% gesunken; 2015 wird Preis der Li-Batterien um weitere 15% sinken. Laut Agora Energiewende Studie: Hausspeicher: Aktuell 100% Zuwachs -> 40% > 10% 2030; Entspricht 600 MW 2020 und 3,4-6 GW

34 Batteriespeicher TIS innovation park Schlussfolgerungen Bieten die Möglichkeit, den Eigenverbrauch (Autarkiegrad) zu steigern (25%=>80%) und somit unabhängiger von Preisschwankungen und Unterbrechungen der Stromversorgung zu werden; Sind wirtschaftlich noch bedingt sinnvoll, nur wenn Scambio sul posto nicht zugelassen ist und die Steuerabschreibung möglich ist; Zukünftige Preissenkungen werden voraussichtlich, auch ohne Fördersysteme, zu einer starken Verbreitung führen; Seit 1. Jänner 2015 dürfen auch geförderte Anlagen mit Stromspeicher ausgerüstet werden; Dürfen nicht immer nachgerüstet werden (Primo conto energia)

35 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! TIS innovation park Bereich Energie und Umwelt Facchini Stefano Siemens Str Bozen Italien T F