Stromspeicher: Einsatzmöglichkeiten und aktuelle Entwicklungen

Transkript

1 Stromspeicher: Einsatzmöglichkeiten und aktuelle Entwicklungen Mini-Symposium - Solarverein Goldene Meile e.v. Rheinhalle Remagen 17/03/2016 J. Badeda - jba@isea.rwth-aachen.de

2 Speicherung Energiewende und warum wir an Speicher denken müssen Motivatoren für die Energiewende: Reduktion von Emissionen (z.b. CO 2 ) Begrenzung von Ressourcen (insbesondere in Welt mit 10Mrd. Menschen) Lokale Produktion Energiewende Welche Wie viele? Wo In welcher Größe 2

3 Grafik: Wuppertal Institut Leistung in GW Energiewende und warum wir an Speicher denken müssen langfristig 200 Fall: Deutschland (Insel) Anteil der fluktuierenden Erneuerbaren Energieerzeuger (FRE): 83% Stunde des Jahres Laufwasser Wind onshore Wind offshore PV Last Residuallast PV: 151 GW, Wind onshore: 82 GW, Wind offshore: 20 GW, Verbrauch: 602 TWh/year, FRE-Anteil: 83 % 3

4 Leistung in GWp Source: SMA AG Energiewende und warum wir an Speicher denken müssen kurzfristig Juni 2015, 13:15 ~38 GWp Quelle: BP Statistical Review 2015 Kumulierte installierte Leistung in D Jährlich neu installierte Leistung in D Problem: Belastung insbesondere von Niederspannungsnetzen 4

5 Agenda Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Stromnetz Nutzen von PV-Hausspeicher- Systeme kfw Förderprogramm und Speichermonitoring 5

6 Agenda Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Stromnetz Nutzen von PV-Hausspeicher- Systeme kfw Förderprogramm und Speichermonitoring 6

7 visdia/ Fotolia Thecrygroup / Wikimedia Commons Imaginis / Fotolia Visual Concepts / Fotolia Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Stromnetz Erzeugerseite Flexible Erzeugungstechnologien Concentrated Solar Power mit Speicher Flexible konventionelle Kraftwerke Stromgeführte KWK- Anlagen Geothermie mit Speicher Bedarfsgesteuerte Biogasanlagen 7

8 Markus Gössing / Fotolia coppiright / Fotolia Vladislav Kochelaevs / Fotolia Gert Skriver / Wikimedia Commons vege / Fotolia exclusive design / Fotolia Andrei Merkulov / Fotolia Petair / Fotolia Hanno Böck / Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Stromnetz Verschiebung von Last in Raum und Zeit Weitere Flexibilitätsoptionen Demand Side Management (Haushalte) Demand Side Management (Industrie) Doppelnutzenspeicher Power-to-Gas (Chemicals) Netzausbau Power-to-Heat Speicher Intelligente Netze Abschaltung von EE-Anlagen 8

9 Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Stromnetz Energiespeicherung im Stromsektor Redox-Flow Batterien Wasserstoff Pumpspeicher Supraleitende Spulen Elektromobilität Eigenverbrauch in PV-Anlagen Schwungrad Supercapacitors Doppelschichtkondensatoren 17/03/2016 Batterien - Blei, Lithium, NaNiCl,... Druckluft J. Badeda - jba@isea.rwth-aachen.de 9

10 Speichertechnologien Stromerzeugung Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Stromnetz Netzstruktur und Übertragungsleistung Wind Photovoltaik 220 / 380 kv 110 kv 10/20 kv 400 V Übertragungsnetz ~ 1 kw pro Haushalt ~ 4 6 kw pro Haushalt Verteilnetz Pumpspeicher Druckluft Wasserstoff DSM* Power to Gas DSM* Batterien Power to Gas DSM* Batterien Elektrofahrzeuge *demand side management 10

11 Agenda Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Stromnetz Nutzen von PV-Hausspeicher- Systeme kfw Förderprogramm und Speichermonitoring 11

12 Nutzen von PV-Hausspeicher-Systeme Erhöhung des Eigenverbrauchs Verfügbarmachung von Solarstrom abends/ nachts Absicherung gegen steigende Strompreise Entlastung der Verteilnetze Einspeicherung der Erzeugungsspitze Verbesserte Netzverträglichkeit von PV-Anlagen $$ [1] 12

13 Spannung pro Einheit Nutzen von PV-Hausspeicher-Systeme PV-Einspeisung auf Niederspannungsebene Trafo 20 kv / 0,4 kv Netzanschluss Segment 2 Netzanschluss Segment 1 Hausanschluss Haus 1 Haus 20 Fall 1: 100% PV Durchdringung Fall 2: PV bei Haus 5, 10,15, 20 Kritischer Spannungsanstieg bei hoher Durchdringung mit PV-Anlagen Thermische Belastung von Stromkabeln Schaltanlagen steigt zu Peak Zeiten 13

14 Nutzen von PV-Hausspeicher-Systeme Exkurs: Betriebsweisen von PV-Speichern Eigenverbrauchsoptimierung: Möglichst frühes Laden des Batteriespeichers Netzdienlicher Betrieb: Vorhalten von Speicherkapazität zur Reduzierung der Mittagsspitze Eigenverbrauchsoptimierung Netzdienlicher Betrieb 60% 60% 14

15 Agenda Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Stromnetz Nutzen von PV-Hausspeicher- Systeme kfw Förderprogramm und Speichermonitoring 15

16 Das KfW-Förderprogramm Speicher Zeitraum: Mai 2013 Ende 2015 Fördervolumen: Bis zu 50 Millionen Euro Tilgungszuschüsse Art der Förderung: Zinsgünstige Kredite durch die KfW-Bankengruppe Tilgungszuschüsse in Höhe von 30% der förderfähigen Kosten Bis zu 600 pro Kilowatt installierter Solarleistung 5 kwp bis zu Förderung Website der KfW Bankengruppe Fortsetzung zum 1. März 2016 angekündigt! 16

17 KfW-Förderprogramm Speicher Neue technische Rahmenbedingung Maximale Einspeiseleistung des PV-Generators wird eventuell auf 50% der Nennleistung reduziert Eigenverbrauchsoptimierung Netzdienlicher Betrieb 60% 60% 50% 50% 17

18 Speichermonitoring PV-Speicher als Lifestyle-Produkt 18

19 Speichermonitoring aktuelle Entwicklung 12,363 neu zugelassene Elektrofahrzeuge in 2015 ~ 20,000 neu installierte PV- Heimspeicher-System in 2015 ACHTUNG: Batteriepacks in E-Fahrzeugen etwa 3-mal mehr Kapazität pro Einheit. 19

20 Kumulierte Anzahl von installierten PV-Heimspeichern Speichermonitoring PV-Heimspeicher Installation in D Alle PV-Speichersysteme Geförderte Systeme Registrierte Systeme ~115MW* Beispielrechnung: 10% der 40 Mio. dt. Haushalte installiert Speicher 4 Mio.*3 kw = 12 GW Primärregelleistungsmarkt ~ 600MW ISEA / RWTH Aachen 2016 *Anschlussleistung von 3kW/Haushalt 20

21 Preis bezogen auf die nutzbare Kapazität [ /kwh] Speichermonitoring Entwicklung der Endverbraucherpreise ~20%/a ~7%/a Li: /kwh Pb:1.300 /kwh 21

22 Exkurs Tesla Powerwall: Fakten Preis für Speicher laut Tesla: 3000$ für 7 kwh ~ 400 pro kwh Garantierte Lebensdauer: Tatsächliche Endkundenpreise inkl. Elektronik, Installation und MwSt. (erste Ankündigungen) ~ 1000 pro kwh (nutzbare Batteriekapazität) 10 Jahre 22

23 Speichermonitoring Marktanteile Entwicklung für Blei und Lithium 2,5 Jahre ~10% Blei-Säure ~70% Lithium-Ion 23

24 Speichermonitoring Jahresbericht zum Speichermonitoring Veröffentlichung des Jahresberichts zum Speichermonitoing Ergebnisse aus der 1. Förderphase Mitte 2016 PDF Version zum freien Download auf 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Mini-Symposium - Solarverein Goldene Meile e.v. Rheinhalle Remagen 17/03/2016 J. Badeda - jba@isea.rwth-aachen.de

26 Back-up

27 Große Unternehmen gehen in den stationären Speichermarkt Already announced 28 MW for large scale stationary application Joint Venture 27

28 Beispiele für bereits installierte Anlagen WEMAG-Speicher Schwerin 5 MW 5 MW / 5 MWh Batterie: Samsung SDI 1600 Module mit jeweils 16 Zellen Kosten (Angabe WEMAG): 6,7 Mill. Euro Inselstromversorgungen Saubere und zuverlässige Energie Quelle: Younicos Quelle: Durion Energy 28

29 Beispiele für bereits installierte Anlagen DREWAG-Speicher Dresden 2 MW Quelle: DREWAG 2 MW / 2,7 MWh Batterie: LG Chem Lebensdauer: > Zyklen, mind. 10 Jahre 29

30 Beispiele für bereits installierte Anlagen M5Bat M5Bat 5 MW / 5 MWh Speicher 5 versch. Speichertechnologien Blei-Batterien (OCSM, OPZV) Lithium-Ionen Ziel: LFP LMO LTO Vermarktung Intelligentes Energiemanagementsystem 30

31 Sonnenfinsternis

32 Speichermonitoring Geographische Verteilung Mehrheit der Solarstromspeicher befinden sich im Süden und Westen Deutschlands : Bayern Baden-Württemberg Nordrhein-Westphalen Niedersachsen Geringe Installationszahlen in nördlichen/östlichen Bundesstaaten Deutschlands Stand: Oktober

33 Installierte und Nutzbare Kapazität 33