SyncFueL (Synchronisierter Eigenstrom für die Ladung von Elektrofahrzeugen)

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1 hsag Heidelberger Services AG SyncFueL (Synchronisierter Eigenstrom für die Ladung von Elektrofahrzeugen) Ein synchronisierter mobiler Smart Meter gestaltet jede normale Steckdose zu einer abrechenbaren Eigenstromtankstelle! 1

2 14 dicke Fliegen mit einer Klappe! Für Deutschland: Reduktion der gesamten CO 2 Emissionen in Deutschland um bis zu 10% Absatzziel bei Elektroautos 1 Mio. bis 2020 wird realistischer Für Verteilnetzbetreiber: Energie wird zeitgleich in Nähe des Erzeugungspunktes abgenommen Bisher fossile Kraftstoffenergie wird über Stromnetz als EE verteilt Für Gaskraftwerksbetreiber Kannibalisierende PV Einspeisungsspitze wird durch E-Autos geschluckt Für die Automobilindustrie: Hochinteressanter Business Case für Elektrofahrzeug-Interessenten entsteht Technologieführerschaft kann entwickelt werden Für die Solarindustrie Investition in PV Anlage = Gratis-Tankstelle für Generationen Für EE Anlagenbetreiber: Investition in PV Anlage auch ohne EEG Vergütung sehr lukrativ Das E-Auto ist der fahrbare Batteriespeicher Elektroauto immer vollgetankt mit 1,50 Stromkosten pro 100 km Wertsteigerung der Immobilie mit PV Anlage: Haus + Gratis Tankstelle Tranchierung größerer Anlagen in Autoscheiben für Nicht-Hausbesitzer Für Stromletztverbraucher : EEG Umlage reduzierbar Tankstrom braucht keine Subventionen mehr 2

3 Herausforderung 1: CO 2 Emissionen aus Klimaschutzgründen signifikant reduzieren! Aufteilung der Anzahl von Anlagen für erneuerbare Energien Photovoltaik Windkraft on- und nearshore Windkraft offshore Wasserkraft CO 2 Emissionen (917 Mio.t) Biomasse Individual Straßenverkehr Gewerblicher Verkehr Gruben-, Klär und Deponiegas Geothermie Wärmenenergiebedarf Stromerzeugung Landwirtschaft Industrieprozesse Ca. 1,41 Mio. Haushalte haben bereits heute eine Gratis-Tankstelle für Generationen* auf dem Dach! *) Die geringe Degradation von ca. 0,1% p.a. bei PV lässt nach 100 Jahren immer noch etwa 90,5% der ursprünglichen Leistung zur Verfügung stehen! Schon mit einer 40m² PV Anlage lassen sich selbst an Deutschlands Globalstrahlungs-schwächstem Ort im Juli 4800 km und im Dezember 490 km mit eigenem PV Strom im Elektroauto zurücklegen! An Deutschlands Globalstrahlungs-stärkstem Ort kann die PV Anlage ca. 24% kleiner ausgeführt sein bei gleichem Energie-Ertrag. 3

4 Energiebedarf p.a. von fossil oder elektrisch betriebenem Individualverkehr im Vergleich zur Energieeinspeisung durch PV TWh Energiebedarf* fossiler Pkw Verkehr/TWh Energiebedarf** elektrischer Pkw Verkehr/TWh Energieeinspeisung aller PV Anlagen in D heute 50 0 Energiebedarf Pkw Verkehr / Energieeinspeisung aus PV *) Pro 100km benötigt jeder in Deutschland zugelassene fossil angetriebene Pkw durchschnittlich 68 kwh Primärenergie bei angenommenen 6l Diesel/100km bzw. 8l Benzin/100km. **) Entstehender Energiebedarf für Pkw Individualverkehr bei vollständiger Umstellung auf Elektroautos. Ein Elektroauto benötigt durchschnittlich etwa 16 kwh/100km elektrische Energie. Die Berechnung bezieht sich auf die heute existierende durchschnittliche Jahreslaufleistung eines Diesel Pkws mit km und eines Benzin Pkws mit km. 4

5 Stromeinspeisung Herausforderung 2: Reichweite von Elektro-Autos, Ladezeit von Elektro-Autos und dünnes Ladesäulennetz Tägliche Fahrt von und zur Arbeit Tagzeit Tagsüber länger geparktes Auto z. B. am Arbeitsplatz* PV-Stromübertragung über 400V, 20 kv oder 110 kv Netz *) oder beim längeren Abstellen in Parkhäusern oder beim Besuch von Freunden/Verwandten, Sportvereinen, Fitness-Studios 5

6 Herausforderung 3: Eigenstrom-Verbrauchsanteil signifikant erhöhen 50 km Autofahrt mit Elektromotor 50 km Autofahrt mit Verbrennungsmotor TV pro Tag Kühlschrank- Betrieb pro Tag Gefrierschrank-/ Gefriertruhenbetrieb pro Tag Auto mit Verbrennungsmotor: 34 kwh / 50 km Auto mit Elektromotor: 8 kwh / 50 km Wäschetrockner: ca. 2 kwh Spülmaschine: ca. 1* kwh (*wenn der Spülmaschine kaltes Wasser zugeführt wird, bei warmem Wasser ca. die Hälfte) Beleuchtung pro Tag: ca. 0,6 kwh Waschmaschine: ca. 0,5 kwh bis 1kWh Gefrierschrank/Gefriertruhe pro Tag: 0,5 kwh Kühlschrank pro Tag: ca. 0,4 kwh TV pro Tag: 0,25 kwh (102cm Bildschirmdiagonale) Ein Wäschetrocknungsvorgang Eine Spül- maschinen- Spülung Beleuchtung pro Tag Eine 40 C Wäsche Quellen: Auto mit Verbrennungsmotor: 68 kwh Primärenergie ist der über die Zulassungszahlen gewichtete Durchschnitt von Diesel- und Benzin PkWs, mit der Annahme eines Verbrauchs von 6l Diesel/100 km und 8l Benzin/100 km Auto mit Elektromotor: 15 kwh elektrische Energie, z. B. BMW i3 auf 100 km Elektrische Haushaltsgeräte: Das Auto ist der Energie-Großverbraucher eines Haushalts und daher als Verbraucher für einen hohen Eigenverbrauchsanteil ideal geeignet! 6

7 Herausforderung 4: Verteilnetz gleichmäßig mit Kraftstoff im Netz ausregeln! Erzeugungsnah verbrauchter PV-Strom benötigt nur die unteren Netzebenen! Unterschiedlich hohes Netznutzungsentgelt pro übertragene kwh je nach Inanspruchnahme der verschiedenen Netzebenen für den Stromtransport. Nutzung von Netzebene 1-7, wenn Wohnort und Arbeitsort/Freizeitort geografisch weiter voneinander entfernt sind und in nicht aneinander angrenzenden Netzgebieten liegen. Nutzung von Netzebene 3-7, wenn Wohnort und Arbeitsort/Freizeitort geografisch weiter voneinander entfernt sind und in aneinander angrenzenden Netzgebieten liegen. Nutzung von Netzebene 5-7, wenn Wohnort und Arbeitsort/Freizeitort im gleichen Netzgebiet. Nutzung von Netzebene 7, wenn Wohnort und Arbeitsort/Freizeitort im gleichen Netzgebiet relativ eng beieinander liegen. Quelle der Grafik: VKU 7

8 Variables/reduziertes Netznutzungsentgelt entsprechend der genutzten Spannungsebenen Beispielhafte Wegstrecken zur Arbeit der BürgerInnen Meier, Schulz, Fischer Meier Fischer Schulz Beispiele, welche Spannungsebenen der Ladestrom zwischen Wohnort und Arbeitsort in Anspruch nehmen würde: Meier: 400V und 20kV Spannungsebene (=3/7 des Netznutzungsentgelts) Schulz: 400V, 20 kv und 110 kv Ebene (=5/7 des Netznutzungsentgelts) Fischer: 400V, 20kV, 110kV und 220kV Ebene (=7/7 des Netznutzungsentgelts) Quelle: enet.eu/kartestromnetzbetreiber.html 8

9 Wie würden sich die Stromkostenblöcke für Haushalte (29,97 ct/kwh) bei selbst erzeugtem und an anderer Stelle verbrauchtem Strom reduzieren? ct ,35 ct bis - 23,68 ct* 19 Umlage (Befreiung energieintensiver Betriebe) Konzessionsabgabe (EVU an Gemeinden) Stromsteuer Mehrwertsteuer KWK Umlage Offshore Haftungsumlage EEG Umlage Netznutzungsentgelt Erzeugung Vertrieb 0 Kosten pro kwh Kosten pro kwh bei Eigenverbrauch mit hälftiger EEG Umlagebefreiung Kosten pro kwh bei Eigenverbrauch mit kompletter EEG Umlagebefreiung *) Remote-Eigenstrom-Tanker erhält keine EEG Vergütung! Reduktion um 20,35 ct, wenn EEG Umlage um die Hälfte für Remote-Eigenstrom-Tanker reduziert wird. 23,68 ct, wenn EEG Umlage komplett entfällt. 9

10 Herausforderung 5: Einspeisespitzen durch PV werden heute nur unzureichend abgefangen -> Strompreisverfall + Stromexport Quelle der Grafik: Fraunhofer ISE 10

11 Technische Umsetzung: Mobiler Smartmeter erlaubt den Eigenstrom-Verbrauch an einer entfernten Steckdose Mobiler Smartmeter: Entnahme aktueller Einspeise- Leistung aus dem Netz Internet 20kV/400V 400V/20kV Musterfamilie Meier: Stromlieferant: Stadtwerk XY Strom Netzbetreiber: Stadtwerk XY Netz MSB/MDL* für PV Anlage: Stadtwerk XY MSB/MDL oder EE-to-Car MSB/MDL für Autostrom: EE-to-Car Musterfirma Wagner: Stromlieferant: Stadtwerk AB Strom Netzbetreiber: Stadtwerk AB Netz MSB/MDL*: Stadtwerk AB MSB/MDL *) MSB/MDL = Messstellenbetreiber / Messdienstleister 11

12 Kaufmännische Umsetzung Musterfirma Wagner Musterfamilie Meier Fam. Meier zahlt für Stromlieferung + Grundgebühr: Netzentgelte Messstellenbetrieb Messdienstleistung Stadtwerk XY zahlt ggf. Einspeiseüberschuss an Fam. Meier, wenn mehr PV Strom erzeugt wurde wie Autostrom getankt wurde. Firma Wagner zahlt für Stromlieferung + Grundgebühr: Netzentgelte Messstellenbetrieb Messdienstleistung Stadtwerk XY Strom Stadtwerk XY Netz Stadtwerk XY MSB/MDL Stadtwerk XY Auto MSB/MDL Zahlt Stromlieferung für Auto* Zahlt Netznutzungsentgelt für Stromlieferung für Auto Stadtwerk AB Strom Stadtwerk AB Netz Stadtwerk AB MSB/MDL Energieversorger von Fam. Meier Energieversorger von Firma Wagner * Simplifizierte Darstellung 12

13 Offene Punkte Gesetzgeber Anpassung von Netznutzungsverordnungen und dazugehörigen Gesetzen Verteilnetzbetreiber Zusätzlicher Abrechnungsaufwand Mehr Umsatz mit Stromtransport (Netznutzungsentgelt) Mobiler Smartmeter für die Steckdose Muss noch entwickelt werden Prozess der Abwicklung muss hochautomatisiert erfolgen 13

14 Preise für Speicherbatterien das Elektroauto ist der viel wirtschaftlichere Energiespeicher! Nutzbare Speicherkapazität Absolute Speicherkapazität Technologie Anbieter Preis inkl. MwSt. und Installationskosten Preis linear hochgerechnet auf nutzbare Speicherkapazität eines BMW i3 3,1 kwh 3,6 kwh Li-Ion (Lithium- Mangan-Oxid) Samsung SDI für E-on Ca Ca ,5 kwh 10 kwh Li-Ion 6,6 kwh 7,8 kwh Li-Ion Solarworld Sunpac LiOn Sony Fortelion für RWE Storage Flex Ca Ca Ca Ca ,6 kwh 10,1 kwh 9,4 kwh 13 kwh Li-Ion (Lithium- Eisenphosphat) Li-Ion (MMC- Graphit) RWE Storage Vario Ca Ca LG für IBC Solar SolStore 13,0 Li Ca Ca Investitionsminimum für einen Akku, welcher die gleiche Kapazität wie der Akku eines BMW i3 hat. (21,6 kwh absolut / 18,8 kwh nutzbar) BMW i3: ca Listenpreis. 14

15 Arbeitszeitfenster und Einstrahlungsverlauf am Beispiel einer real existierenden Anlage Einspeiseleistung / W :00 Uhr 17:00 Uhr Dezembertag mit vor- und nachmittäglicher Bewölkung % der selbst erzeugten Energie ist beim AG nutzbar Einspeiseleistung / W Einspeiseleistung / W :00 Uhr 17:00 Uhr Septembertag mit Bewölkung am Vormittag und am frühen Nachmittag *:00 Uhr 16*:00 Uhr (*Sonnenstandszeit, reale Zeit ist MESZ) Junitag weitgehend bewölkungsfrei ca. 96 % der selbst erzeugten Energie ist beim AG nutzbar ca. 67 % der selbst erzeugten Energie ist beim AG nutzbar Max. entnehmbare Dauerleistung über dreipolige CEE-Steckdose 3,7 kw Anlagendaten 40 m² 6,4 kwp Standort: nahe Leipzig mit kwh/m² Jahressumme der Globalstrahlung im langjährigen Mittel Uhrzeit 15

16 Energiemenge pro Monat in Deutschlands Min und Max Region kwh Oberbayern Hochsauerland Quelle der Karte: Deutscher Wetterdienst Annahmen: 40m² Fläche, 160 Wp/m² Gesamtwirkungsgrad der PV Anlage: 10,8% Dachneigung: 35 Max. +/- 40 Abweichung von Südausrichtung 16

17 Tatsächlich tankbare Energiemenge an Arbeitstagen beim Arbeitgeber bei 40 m² PV Fläche zu Hause kwh Oberbayern Hochsauerland 50 0 Annahmen: Zeitfenster der Betankung an Arbeitstagen von 8.00 Uhr bis Uhr 5 Tage Woche, 30 Tage Urlaub, 8 Krankheitstage Verteilung der Urlaubstage in den Monaten: Dez (7), Jan (3), Feb (5), Juli (10), Aug (5) Verteilung der Krankheitstage: Januar Mai je 1 Tag, September - Nov je 1 Tag 17

18 Mögliche monatliche Fahrstrecke mit Eigenstrombetankung an Arbeitstagen beim Arbeitgeber bei 40 m² PV zu Hause km Oberbayern Hochsauerland Annahmen: Energiebedarf Elektroauto: 15 kwh/100km Zeitfenster der Betankung an Arbeitstagen von 8.00 Uhr bis Uhr 5 Tage Woche, 30 Tage Urlaub, 8 Krankheitstage Verteilung der Urlaubstage in den Monaten: Dez (7), Jan (3), Feb (5), Juli (10), Aug (5) Verteilung der Krankheitstage: Januar Mai je 1 Tag, September - Nov je 1 Tag 18

19 Tägliche Fahrtstrecken an Arbeitstagen und verfahrbare eigene PV Energie, die während der Arbeitszeit geladen wurde km km Arbeitstägliche Fahrtstrecke = 65 p.a.* 40km Arbeitstägliche Fahrtstrecke = 174 p.a.* 60km Arbeitstägliche Fahrtstrecke = 268 p.a.* 80km Arbeitstägliche Fahrtstrecke = 455 p.a.* 100km Arbeitstägliche Fahrtstrecke = 629 p.a.* Energie -Bereitstellung einer Oberbayern 40 m² PV Anlage mit Nutzung Hochsauerland des Stromes nur während der Arbeitszeiten 0 Annahmen: Zeitfenster der Betankung an Arbeitstagen von 8.00 Uhr bis Uhr 5 Tage Woche, 30 Tage Urlaub, 8 Krankheitstage Verteilung der Urlaubstage in den Monaten: Dez (7), Jan (3), Feb (5), Juli (10), Aug (5) Verteilung der Krankheitstage: Januar Mai je 1 Tag, September - Nov je 1 Tag *) Stromkosten p.a. bei verschiedenen Arbeitstäglichen Fahrtstrecken und zugekaufter Strom-Differenzmenge für 30 ct/kwh bei Unterdeckung in den entsprechenden Wintermonaten. 19

20 Monatliche Kraftstoffkosten/Stromkosten nur für Arbeitstägliche Fahrten. Beispiel: 60km pro Tag Benzinkosten (8l/100km) für 60 km Arbeits-tägliche Fahrt Dieselkosten (6l/100km) für 60km Arbeits-tägliche Fahrt Stromkosten für 60km Arbeitstägliche Fahrt mit reinem Fremdstombezug Stromkosten für 60 km Arbeits-tägliche Fahrt mit Eigenstrom = 1572 p.a.* = 1089 p.a.* = 583 p.a.* = 268 p.a.* 20 0 *) Strom/Treibstoffkosten p.a. bei angenommener Fahrtstrecke von 60 km pro Arbeitstag und 40 m² PV Anlage an Deutschlands Globalstrahlungs-schwächstem Ort. 20

21 1. Jahr 2. Jahr 3. Jahr 4. Jahr 5. Jahr 6. Jahr 7. Jahr 8. Jahr 9. Jahr 10. Jahr 11. Jahr 12. Jahr 13. Jahr 14. Jahr 15. Jahr 16. Jahr 17. Jahr 18. Jahr 19. Jahr 20. Jahr Fallunterscheidungen: Fahrzeug mit Elektromotor, Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, PV-Anlage, Treibstoffkosten, Stromkosten Kosten für Diesel Kosten für Benzin Kosten für Eigenstrombetankung ca in 20 Jahren bei 4% Teuerung p.a. ca in 20 Jahren bei 4% Teuerung p.a. ca in 20 Jahren bei 1% Teuerung p.a. Investitionskosten 40m² PV Anlage (ca. 6,4 kwp): brutto Mehrkosten BMW i3 (Listenpreis) vs. Golf 2.0 TDI (abzüglich 10% Rabatt): abzüglich Kfz Steuer für Golf für 10 Jahre (2.640 ) verbleiben Mehrkosten von (PV Anlageninvestition ) (Mehrkosten E-Fahrzeug) = *) Strom/Treibstoffkosten p.a. bei angenommener Fahrtstrecke von 60 km pro Arbeitstag und 40 m² PV Anlage an Deutschlands Globalstrahlungs-schwächstem Ort. Kostenersparnis, die während Wochenendtagen, Feiertagen und Urlaub erzielt werden kann, ist nicht mit eingerechnet. Als Treibstoffverbrauch wurden 6l Diesel à 1,40 /100km und 8l Benzin à 1,51 /100 km angesetzt. Die eigenerzeugte kwh Stunde Strom wurde mit 10ct/kWh angesetzt, die zugekaufte mit 30ct/kWh. 21

22 Amortisationszeiträume bei 60 km arbeitstägliche Fahrtstrecke und Eigenstrombetankung nur an Arbeitstagen Jahre Jahre Jahre 7-9 Jahre 4-6 Jahre 1-3 Mehrpreis Elektroauto Investition 40m² PV Anlage 0 Investition Kosten für Treibstoff und Steuer beim Diesel-Fahrzeug Kosten für Laufende Kosten Treibstoff und Elektrofahrzeug Steuer beim Benzin-Fahrzeug Investition + laufende Kosten Elektrofahrzeug Investition + laufende Kosten Elektrofahrzeug Kraftstoffkosten und Steuerkosten für ein Dieselfahrzeug sind nach 15 Jahren, beim Benzinfahrzeug nach 12 Jahren so hoch wie die Mehrkosten für ein Elektrofahrzeug + die Investitionskosten für eine 40 m² PV Anlage! 22

23 Fazit Bei 60 km Arbeits-täglicher Fahrtstrecke ermöglicht die Eigenstrombetankung nur während der Arbeitszeit den Elektroauto-Mehrpreis und die Anschaffung einer 40m² PV Anlage innerhalb von 12 Jahren zu amortisieren, wenn nur die Kosten für Benzin und die Kfz-Steuer eines Benzinfahrzeugs gegen gerechnet werden und innerhalb von 14,5 Jahren, wenn nur die Kosten für Diesel und die Kfz- Steuer eines Dieselfahrzeugs gegen gerechnet werden! Damit sind die Amortisationszeiträume kürzer, als es mit dem EEG Vergütungssatz für kleine PV Dachanlagen heute mit 16 Jahren Amortisationszeitraum der Fall ist. 23