Projektvorstellung: Prosumer Interessen

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1 Projektvorstellung: Prosumer Interessen Eigenverbrauch, Betriebsstrategien und Kostenentwicklungspotentiale Janina Struth

2 Einleitung Prosumer: producer (Erzeuger) und consumer (Verbraucher) PV-Anlagenbesitzer: speisen Strom ins Netz und beziehen Strom aus dem Netz Hohe Einspeisung durch PV-Anlagen kann das Stromnetz belasten Speicher haben das Potential Netze zu entlasten, wenn sie entsprechend betrieben werden 2

3 Inhaltsübersicht Eigenverbrauch Betriebsstrategien Einfluss auf Netzspannung Änderung des Eigenverbrauches Risiko vieler Speicher im Netz Kostensenkungspotential Zusammenfassung und Ausblick 3

4 Eigenverbrauch EEEEEEEEEEEEEE = ssssssssssssssssss PP SSSSS eeeeeeeee PP SSSSS PV-Anlage: 5 kwp jährl. Haushaltslast: 4500 kwh/a Batteriekapazität: 6,2 kwh Managementstrategie: Maximierung des Eigenverbrauches 4

5 Simulationsmodell + Eingangsdaten PV-Anlage Reale Messung 2008, 60s Intervall, Bayern 5.04 kwp, 13 SW, 45 Neigung, Inbetriebnahme 2004 Jahreserzeugung 1130 kwh/kwp 5

6 Simulationsmodell + Eingangsdaten Haushaltslast Synthetisch aus 32 gemessenen Einzelprofilen typischer Haushaltsgeräte Unterscheidung Wochentag und Jahreszeit Batterie Lithium Ionen basierend auf SAFT VL 45E DC-DC-Topologie 6

7 Simulationsmodell + Eingangsdaten Netz Dorfnetz, 71 Haushalte, davon 21 PV-Speichersysteme, 3 Landwirtschaften, 1 Gewerbe Einzelanlage 3-5 kwp (Landwirtschaft kwp) Gesamtlast 269 MWh/a, PV-Leistung 203 kwp, Batteriekapazität 204 kwh 7

8 Speicherauslegung PV [kw] * 1000h > Jahresenergieverbrauch [kwh]: Batterie=1/730*Jahresenergieverbrauch (halber Tagesverbrauch) PV [kw] * 1000h < Jahresenergieverbrauch [kwh]: Batterie=Jahresvollaststunden/730 * PV (halbe Tageserzeugung) 8

9 Speicherauslegung PV < Last halbe Tageserzeugung PV > Last halber Tagesverbrauch 9

10 Inhaltsübersicht Eigenverbrauch Betriebsstrategien Einfluss auf Netzspannung Änderung des Eigenverbrauches Risiko vieler Speicher im Netz Kostensenkungspotential Zusammenfassung und Ausblick 10

11 Betriebsstrategien Statische Wirkleistungsbegrenzung 6 Abs. 2 Nr. 2 des EEG 2012 Abregelung auf 70% Nennleistung Maximierung des Eigenverbrauches Wirtschaftlichste Betriebsweise Zeitschaltuhr Ladezeitpunkt verschoben Verbesserungspotential: Begrenzung der Ladeleistung Persistenz Prognose Last und PV-Erzeugung Leistungslimit Anpassung an aktuelle Wettersituation PV-Anlage 5 kwp, Haushaltslast 4.5 MWh/a, Batterie 6.2 kwh 11

12 Netzwirkung der Betriebsstrategien Dorfnetz, 71 Haushalte, davon 21 PV-Speichersysteme, hier: Netzanschlussknoten des vorher betrachteten Haushaltes 12

13 Eigenverbrauch PV-Anlage: 5 kwp jährl. Haushaltslast: 4500 kwh/a Batteriekapazität: 6,2 kwh Betriebsstrategie Eigenverbrauch [%] Verlust durch Abregelung auf 70% [%] Verlust durch Abregelung auf 60% [%] Keine Batterie Maximierung des Eigenverbrauches Zeitschaltuhr Persistenz Prognose Eigenverbrauchssteigerung durch Speicher: Prozentpunkte 2. Geringe Verluste durch Abregelung auf 70% der Anlagennennleistung 3. Ähnliche Verluste, durch Prognose mehr Netzentlastung 13

14 Inhaltsübersicht Eigenverbrauch Betriebsstrategien Einfluss auf Netzspannung Änderung des Eigenverbrauches Risiko vieler Speicher im Netz Kostensenkungspotential Zusammenfassung und Ausblick 14

15 Einspeisegleichzeitigkeit durch Speicher Sobald der Akku jedoch voll ist, wird schlagartig die gesamte momentan verfügbare Anlagenleistung in das Netz abgegeben. [ ] bei massenhaftem Einsatz kleiner Akkus wird die Leistungszunahme der Netzeinspeisungen deutlich steiler werden als ohne kleine Akkus. (M. Krause Perverse Effekte, PHOTON September 2011 S.26) 15

16 Einspeisegleichzeitigkeit durch Speicher Gesamtlast 269 MWh/a, PV-Leistung 203 kwp, Batteriekapazität 204 kwh 16

17 Einspeisegleichzeitigkeit durch Speicher Dorfnetz, 71 Haushalte, davon 21 PV-Speichersysteme, hier: Netzanschlussknoten des vorher betrachteten Haushaltes 17

18 Einspeisegleichzeitigkeit durch Speicher Batteriespeicher werden nicht zeitgleich vollgeladen, da verschiedene PV-Anlagen- und Batteriegrößen unterschiedliche Lastprofile Keine Gleichzeitigkeit trotz identischer PV-Anlagenausrichtung und Einstrahldaten im ganzen Netz 18

19 Inhaltsübersicht Eigenverbrauch Betriebsstrategien Einfluss auf Netzspannung Änderung des Eigenverbrauches Risiko vieler Speicher im Netz Kostensenkungspotential Zusammenfassung und Ausblick 19

20 Kostensenkungspotential Netzparität in 2012 erreicht >28 ct/kwh 14,27 ct/kwh (Oktober 2013) Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (2012): Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland. Ab einer Differenz von Stromkosten - EEG-Vergütung > Speicherkosten wird Batteriespeicher wirtschaftlich 20

21 Kostenentwicklungs-Prognose PV-Systeme Endkundenpreise Stationäre Systeme MW-Klasse Industriepreise Automobile Systeme Einkauf OEMs Li-Ionen-Zellen 21

22 Speicherkosten Anwendung Energie [kwh] Kosten pro installierte Kapazität [ /kwh] Stromkosten [ ct/kwh] Kosten Umrichter [ /kw] Wartung & Reparatur[%/Jahr] Leistung [kw] Speicherkosten für Energiedurchsatz [ ct/kwh] Annuitätenmethode Kapitalkosten [%] Wirkungsgrad [%] Selbstentladung [%/d] Technologie Zyklen [#/Tag] maximale Entladetiefe (DOD) [%] Systemlebensdauer [Jahre] Zyklenlebensdauer bei DOD [#] 22 22

23 Prognose Energiedurchsatz-Kosten Übernahme der Preisannahmen aus dem Mobilitätsbereich für die Speicher Managementstrategie: Maximierung des Eigenverbrauches 5% Zinsen 28ct/kWh Strompreis 0,8 Zyklen/Tag 6,2kWh Lithium-Ionen-Batterie PV-Speichersysteme Endkundenpreise Persistenz Prognose: Preisdifferenz 2-7ct/kWh Persistenz Prognose: Preisdifferenz 1-2ct/kWh Systempreis + WR kein Marktpreis aus Mobilitätsbereich [ISE12]: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (2012): Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland. 23

24 Inhaltsübersicht Eigenverbrauch Betriebsstrategien Einfluss auf Netzspannung Änderung des Eigenverbrauches Risiko vieler Speicher im Netz Kostensenkungspotential Zusammenfassung und Ausblick 24

25 Zusammenfassung Speicher können den Eigenverbrauch steigern Eine Betriebsweise zur Maximierung des Eigenverbrauches ist am wirschaftlichsten Netzdienliche Betriebsweisen erzeugen (geringe) monetäre Verluste Rahmenbedingungen müssen festgelegt werden Durch steigende Strompreise und durch Ausnutzung zukünftiger Kostensenkungspotentiale können Speicher wirtschaftlich werden 25

26 Ausblick Weitere Betriebsstrategien werden entwickelt Dynamische Leistungsbegrenzung abhängig der aktuellen Netzsituation Blindleistungsmanagement Kombinationen verschiedener Strategien Bspw. Prognose + dynamische Abregelung Evaluierung Speicherlebensdauer Abh. von Technologie und Betriebsweise Optimierung Speicherauslegung Wirtschaftlichste Speichersystemgröße hoher Eigenverbrauch, wenig Abschaltung Blei-Batterie 26

27 Projektvorstellung: Prosumer Interessen Vielen Dank Janina Struth