PV-Eigenverbrauch erhöhen mit Elektrofahrzeugen und Hausspeichersystemen

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1 PV-Eigenverbrauch erhöhen mit Elektrofahrzeugen und Hausspeichersystemen 9. Internationale Energiewirtschaftstagung "Energiesysteme im Wandel: Evolution oder Revolution?" Philipp Nobis, Florian Samweber, Sebastian Fischhaber Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 1 pnobis@ffe.de

2 Gliederung 1. Motivation 2. Einleitung: Ladelastgang von Elektrofahrzeugen 3. PV-Eigenverbrauch auf Haushaltsebene 4. PV-Eigenverbrauch in Wohngebieten 5. Fazit 2

3 Motivation & Fragestellung Motivation: Sinkende Vergütung für PV-Einspeisung Sinkende PV-Anlagenkosten je kwp Sinkende Batteriekosten je kwh Steigende Verbreitung von Hausspeichersysteme Kapazität von Elektrofahrzeug-Batterien steigt Größere Flexibilität verfügbar um den PV- Eigenverbrauch zu erhöhen 3 Fragestellung: Wann laden Elektrofahrzeuge? Können Hausspeichersysteme die regenerative Energie im Fahrzeug erhöhen? Wie stark erhöhen Ladesteuerungen den Eigenverbrauch? Wie sind die Auswirkungen im Niederspannungsnetz?

4 Einleitung Ladelastgang von Elektrofahrzeugen Last- und Erzeugungsspitzen überdecken sich nicht Ein großer Teil der Ladeenergie fällt dennoch in die PV- Erzeugungszeiten Die normierte BEV Ladelast 2020 deckt sich zu 34% mit dem normierten bundesweiten PV- Erzeugungsgang aus

5 Methodik: PV-Eigenverbrauch auf Haushaltsebene Haushaltssimulation 5

6 Ergebnisse: Haushaltsebene PV-Eigenverbrauchserhöhung im Haushalt PV-Anlage: Leistung: 7,5 kwp Ausrichtung: Süd Standort: Süddeutschland Eigenverbrauch: 24 % PV-Anteil im Elektroauto: 18 % Haushalte: Smart-Meter Lastgänge von 114 Haushalten über zwei Jahre Elektrofahrzeuge: 43 GPS-Fahrprofile von konventionellen, privaten Fahrzeugen über 3-5 Monate Basierend auf dem Fahrprofil wurde der Energiebedarf berechnet Keine Ladesteuerung 6 Kombinatorische Simulation: 114 x 43 = 4902 Kombinationen

7 Ergebnisse: Haushaltsebene PV-Eigenverbrauchserhöhung im Haushalt Eigenverbrauch: Brutto: 45 % Netto: 42 % Eigenverbrauch: 24 % PV-Anteil im Elektroauto: 18 % PV-Anteil im Elektroauto: 41 % 7

8 Ergebnisse: Haushaltsebene Einfluss einer Ladesteuerung Schema Ladesteuerung: Sofort Aufladen bis 80% SOC Restliche 20 % werden nur mit PV-Überschussleistung geladen Erhöhung des Eigenverbrauchs um bis zu 12,4% Größe des stationären Batteriespeichers Größe der Photovoltaikanlage in kwp 2,5 kwp 5 kwp 7,5 kwp 10 kwp kein Speicher 12,4% 6,6% 5,0% 3,6% 2,5 kwh 4,2% 3,1% 2,2% 1,8% 5 kwh 2,7% 2,5% 1,9% 1,5% 7,5 kwh 1,7% 2,1% 1,6% 1,2% 10 kwh 1,1% 1,8% 1,4% 1,1% 8

9 Methodik: Analyse der Eigenverbrauchs im Wohngebiet Wohngebiet in Garmisch-Partenkirchen Versorgt von einem Ortsnetztransformator 202 Haushalte 3 MWh/a Durchschnitt Hausspeichersysteme 30 % der Haushalte mit PV-Anlage 7,5 kwh Kapazität Elektroautos 22 kwh Kapazität 10% - 50% Verbreitung 3,5 14 kw Ladeleistung PV- Anlagen 36 % der Haushalte 5 kwp Mittelwert 9

10 Ergebnisse: Wohngebiet Einfluss der Hausspeichersysteme auf die Last im Wohngebiet Mit Hausspeichersystemen in nur 6 % aller Haushalte im Netzgebiet (30 % der Haushalte mit PV-Anlage) kann im Mittel die Lastspitze um 10 % reduziert werden Die Rückspeisung von PV-Energie in das Mittelspannungsnetz wird um 40 % reduziert 10 (Szenario: ohne Elektrofahrzeuge)

11 Eigenverbrauch in % Ergebnisse: Wohngebiet PV-Eigenverbrauch im Netzgebiet Ohne stationäre Speicher und Elektroautos liegt der Eigenverbrauch bei 78,5 % Mit 40 % gesteuerten Elektroautos wird die PV Erzeugung zu 93 % direkt in der Nachbarschaft verbraucht 94 Szenario: % der HH haben einen PV-Anlage mit 5 kwp -30 % der HH mit PV- Anlagen haben ein HSS mit 7,5 kwh ,5 kw 7 kw 10,5 kw 14 kw Ladeleistung in kw Gesteuert, mit HSS Ungesteuert, mit HSS Gesteuert, ohne HSS Ungesteuert, ohne HSS -40 % der Haushalte verfügen über ein Elektrofahrzeug

12 PV-Eigenverbrauch in % Ergebnisse: Wohngebiet Einfluss der Anzahl von Elektrofahrzeugen auf PV-Eigenverbrauch Je mehr Elektrofahrzeuge es im Netzgebiet gibt, desto höher ist der PV- Eigenverbrauch Ladeleistung hat einen geringen Einfluss auf den PV-Eigenverbrauch Steigerung des PV-Eigenverbrauch wird mit jeder Steigerung am Anteil der HH mit E-Fahrzeugen geringer ,5 kw 7 kw 10,5 kw 14 kw + 3,4 % + 1,5 % + 1,3 % + 1,1 % Szenario: -mit Ladesteuerung -mit Hausspeichersystem % 20% 30% 40% 50% Anteil der Haushalte mit Elektrofahrzeugen

13 Fazit Elektrofahrzeuge und Hausspeichersysteme erhöhen den Eigenverbrauch im Netzgebiet deutlich von 78,5 % auf bis zu 94 % In einem Privathaushalt kann im Mittel 18 % der PV-Energie direkt zum Laden des Elektrofahrzeugs verwendet werden. Mit zusätzlichem stationären Speicher sind es ca. 41 % Eine Ladesteuerung kann den Eigenverbrauch von Haushalten ohne stationärem Speicher und kleiner PV-Anlagengröße deutlich verbessern (um bis zu 12,4 %) 13

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Philipp Nobis, Florian Samweber, Sebastian Fischhaber Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 14