SMA Smart Home Lösungen zum Energiemanagement in Gebäuden

Transkript

1 SMA Smart Home Lösungen zum Energiemanagement in Gebäuden Kassel,

2 Agenda PV-Geschäftsmodelle im Wandel Marktpotenzial Energiemonitoring und management in Deutschland SMA Smart Home Systemübersicht und Systemkomponenten Monitoring und Visualisierung im Smart Home Erweiterungen und Kooperationen 2 2

3 DER ALTE USE CASE: PV-Anlage speist Energie gegen Vergütung ins Netz Die Verbraucher beziehen Energie aus dem Netz 3

4 DER NEUE USE CASE: Die Verbraucher werden vorzugsweise mit eigenem und/oder möglichst günstigem Strom versorgt Paradigmenwechsel: Versorgen statt Erzeugen 4

5 PV-GESCHÄFTSMODELLE IM WANDEL Früher: Rendite durch Netzeinspeisung Geld verdienen Gestern: Renditeoptimierung durch Eigenverbrauch Geld verdienen Grid Parity Sommer 2012 Heute: Energiekostenoptimierung durch Verbrauchstransparenz Geld sparen durch intelligente Energieberatung Geld sparen durch Eigenversorgung mit Strom Geld sparen durch Eigenversorgung mit Wärme Geld sparen Morgen: durch Steuerung von Lasten Geld sparen durch Zwischenspeicherung von Strom Geld sparen Smart Grid >2016 Künftig: Zusätzliche Nutzung von Smart Grid-Geschäftsmodellen Geld sparen/verdienen 5 Große Herausforderungen für konservative Energieversorger, um neue Geschäftsmodelle zu entwickeln

6 PV-Stromgestehungskosten (LCOE 4 ) Country Electricity Retail Price inkl. Tax ( /kwh) PV LCOE Residential ( /kwh) Best case 1 PV LCOE Residential PV System cost 2 ( /kwh) Worst case 1 ( /kwp) PV Benefit 3 /kwh Australia 0,22 0,06 0, ,15 Spain 0,23 0,08 0, ,15 Denmark 0,29 0,14 0, ,15 Germany 0,28 0,13 0, ,15 Italy 0,23 0,10 0, ,13 Chile 0,21 0,10 0, ,11 Greece 0,16 0,07 0, ,09 Netherlands 0,23 0,18 0, ,05 US 0,16 0,13 0, ,03 PV- Eigenversorgung ist in vielen Ländern attraktiv 6 1. Best case = sonnenreichste Regionen in jeweiligem Land; Worst case = sonnenärmste Region in jeweiligem Land 2. CapEx inkl. 20% VAT 3. Vergleich PV LCOE Best Case mit Haushalts-Strompreis 4. Levelized cost of electricity Quelle: Europe s Energy Portal; Web search; SMA Analyse

7 Marktpotenzial Energiemanagement und -monitoring Deutschland Bestand:* 40 Mio. Haushalte 18,4 Mio. Wohngebäude 14,8 Mio. EFH/ZFH/DHH/RH 12 Mio. Anteil Eigennutzung EFH/ZFH/DHH/RH 1,4 Mio. installierte PV-Anlagen Jährlicher Zuwachs:* 0,12 Mio. Dächer (EFH/ZFH) 0,124 Mio. PV-Anlagen (2013)* Großes Marktpotential für EM-Systeme, insbesondere für bestehende PV-Anlagen 7 *Quellen: BMVBS Wohnungs- und Immobilienmarkt Deutschland, 04/2013; ifs Fakten zum Gebäudebestand, 07/2013 Bundesnetzagentur File: Bundesnetzagentur_Deutschland_Meldungen_JanDez2013.xls

8 SMA Smart Home Info unter: 8

9 Motivation für Energiemanagementsysteme Anlagenbetreiber/Endkunde Senkung der Haushaltsstromkosten durch anteilige Versorgung mit günstigem Solarstrom Erhöhung des PV-Eigenverbrauchsanteils Netzbetreiber Vermeidung von Netzüberlastungen Optimale Netzintegration von dezentralen erneuerbaren Erzeugern EMS muss teilweise konkurrierende Anforderungen erfüllen 9

10 SMA Smart Home (Integrated Storage System) Kommunikationssystem Ethernet Router SMA Sunny Portal (Backend) PV Wechselrichter + Batterie Ethernet SMA Energy Meter (Bezugs-/Einspeisemessung) Ethernet Internet SMA Sunny Portal (Frontend) SMA Home Manager (EM/Gerätesteuerung) Bluetooth-FSD PLC Miele@Home Kundenschnittstelle für Monitoring, Verbrauchersteuerung und Anlagenüberwachung

11 Sunny Home Manager Vorausschauende Planung auf Basis des erlernten Haushaltslastprofils und regelmäßig empfangener PV-Erzeugungsprognosen Automatische Steuerung von Verbrauchern über SMA Funksteckdosen oder das Technische Daten Interfaces SMA Bluetooth / Speedwire Live-Anzeige aller Energieflüsse über Sunny Portal und Ausgabe von Handlungsempfehlungen zur manuellen Verbrauchersteuerung Anzahl Inverter: max. 12 Anzahl Funksteckdosen: max Die intelligente Schaltzentrale

12 SMA Bluetooth Funksteckdose Zeitlich flexible Verbraucher, die nicht über eine Steuerungsschnittstelle verfügen, kann der Sunny Home Manager per Funksteckdose aktivieren. Technical Data Interfaces Eingangsspannung AC Max. Strom Max. Schaltleistung (Resistive Last) SMA Bluetooth 100 V 240 V 16 A W Die integrierte Messfunktion erfasst zusätzlich den genauen Energieverbrauch des angeschlossenen Gerätes und verbessert so die vorausschauende Planung. Darüber hinaus lassen sich damit auch Stromfresser leicht identifizieren. Drahtloses Schalten und Messen von Verbrauchern 12

13 SMA Energy Meter Schnelle Datenübertragung über Standard-Ethernetkabel Schnelle Plug & Play-Installation Einfache und flexible Kombination mit SMA Smart Home- Komponenten Mit externen Stromwandlern Messbereich >63A erweiterbar Technische Daten Messgenauigkeit 1,5% Nominal Strom / max. Strom 5A / 63A Abmessungen in mm (B/H/T) 88 / 70 / 65 Montagetyp Datenauflösung: Hutschiene 1-2 sec Intervall Leistungsfähige Metering-Lösung für Netzbezug und -einspeisung 13

14 Sunny Boy 3600 / 5000 Smart Energy Integrierte 2 kwh Lithium-Ionen-Batterie von LG Chem Maximaler Energiedurchsatz durch vorausschauende und automatische Planung des Sunny Home Managers Keine separate Speicherauslegung erforderlich Technical Data Leistung DC Spannung AC Spannung Effizienz Li-Ionen Batterie 3.6 / 5 kw AC V DC V / 50 Hz 97 % (Max.) / 96,5 % (η-euro) 2,2kWh Gesamtkapazität Monitoring / Interfaces Integriert: SMA Speedwire / Webconnect Optional: Multifunktionsrelais Die kompakte all in one -Wechselrichterlösung 14

15 Energiemanagement / Monitoring in der Praxis 15

16 Installierte Basis SMA Smart Home Datenbasis Ca Sunny Home Manager installiert Ca. 500 Sunny Boy Smart Energy (mit integrierter Batterie 2,2 kwh) im Feld installiert Zu erfüllende Kundenanforderung Primär: Erhöhung des Autarkiegrades und des Eigenverbrauchsanteils Automatische Lastverschiebung ohne Komforteinbußen Zwischenspeicherung von Solarstrom Erzeugungs- und Verbrauchsmonitoring Überwachung der PV-Anlage Sekundär: Lastverschiebung mit Kundenverhaltensänderung Zukünftig: Teilnahme an Smart Grid-Geschäftsmodellen 16

17 Wie arbeitet der Sunny Home Manager? 17

18 Planungsalgorithmus Videoklärung Gegenwart Vergangenheit Messwerte Zukunft Prognose + Planung Komplexe Algorithmen zur Maximierung von Autarkie und Eigenverbrauch 18

19 Planungsalgorithmus Videoklärung PV - Einspeisung Netzbezug Schattierungen: Prognoseunsicherheit PV - Eigenverbrauch 19

20 Waschmaschine Spülmaschine Wäschetrockner 20

21 Sunny Home Manager an einem schönen Tag 21

22 Sunny Home Manager an einem schönen Tag 26 Spülmaschine beladen Spülmaschine gestartet Waschmaschine beladen Sofort automatisch gestartet Wäschetrockner beladen und automatisch gestartet Komplexe Algorithmen zur Maximierung von Autarkie und Eigenverbrauch

23 Sunny Home Manager an einem wechselhaften Tag 27

24 Sunny Home Manager an einem wechselhaften Tag Spülmaschine beladen Wäschetrockner beladen 40 Neue Leistungsvorhersage Spülmaschine gestartet Wasch maschine beladen Wasch maschine gestartet Wäschetrockner gestartet Wäschetrockner zum 2ten mal beladen und sofort automatisch gestartet Komplexe Algorithmen zur Maximierung von Autarkie und Eigenverbrauch

25 Sunny Portal Visualisierung 41

26 Sunny Portal Statusseite einer Home Manager Anlage Haushaltsverbrauch Netzeinspeisung PV-Erzeugung Autarkiequote Eigenverbrauchsquote Batterieladezustand Erzeugungsprognose 42

27 Energiebilanz eines Tages Fokus: Erhöhung Autarkie Batterieentladung bis zum Morgen Untertägige Batterieentladung Start Batterieladung Batteriedurchsatz 3,37 kwh Untertägige Batterieladung 43 Autarkiequote 94 % Eigenverbrauchsquote 32 %

28 Energiebilanz eines Tages Fokus: Netzentlastung Batterievollladung in der Mittagszeit Batterieentladung über Abend/Nacht Teilladung der Batterie Begrenzung der maximalen Einspeiseleistung zur Netzentlastung ( Peak Shaving ) 44

29 Eigenverbrauch vs. Netzentlastung Eigenverbrauchsoptimierter Betrieb Netzfreundlicher Betrieb In typischen Haushaltsanwendungen ermöglicht bereits eine 2 kwh-batterie eine deutliche Erhöhung der Autarkiequote und leistet einen Beitrag zur Netzentlastung Größere Batterien bringen mehr, der Nutzen steigt aber nicht im gleichen Maße wie der Investitionsbedarf Intelligentes EM sorgt für optimale Batterienutzung unter Berücksichtigung konkurrierender Ziele 45

30 Verbraucherbezogene Konfiguration und Analyse Definition von muss- und kann-zeitfenstern sowie Prioritätslevel für jeden Verbraucher Grafische Anzeige der Leistungs-Momentanwerte sowie der Tageslastgänge für jeden Verbraucher Übersicht über verbraucherspezifische Energieverbräuche dkjfhskdfhd 46

31 SMA Flexible Storage System Zahlen, Daten, Fakten Einfache Halbierung* des Strombezugs aus dem Netz Hohe Eigenverbrauchsquote von typisch 55 %* Optimale Batterienutzung und geringe Anfangsinvestition Nahezu vollständige Verwertung des erzeugten Solarstroms auch bei 70/60 % Wirkleistungsbegrenzung Hohe Sicherheit durch spezielle Li-Ionen-Zellen von LG Chem mit integriertem Batteriemanagement * Alle Zahlen auf Basis einer jährlichen PV-Erzeugung von kwh und einem Stromverbrauch in gleicher Höhe, einer nutzbaren Batteriekapazität von 2 kwh und mit Einsatz des Sunny Home Managers 47

32 Erweiterungen und Kooperationen (1/3) Bereich: Heizung & Klima Wärmepumpen werden so angesteuert, dass sie möglichst mit PV-Energie laufen. Die Ansteuerung erfolgt durch den Sunny Home Manager, der auf Basis von Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen ihren optimalen Einsatz plant. Steigerung von Eigenverbrauch und Autarkie durch thermische Energienutzung und -speicherung Nutzung von Synergien zwischen Strom- und Wärmehaushalt 48

33 Erweiterungen und Kooperationen (2/3) Bereich: Haushaltsgeräte Smart Home-fähige Waschmaschinen, Geschirrspüler oder Trockner starten automatisch und sind spätestens zu dem vom Kunden gewünschten Zeitpunkt fertig. Auch hier erfolgt die vorausschauende Planung und Aktivierung durch den Sunny Home Manager auf Basis von Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen. Steigerung von Autarkie und Eigenverbrauch Optimale Solarstromnutzung ohne Komfortverlust 49

34 Erweiterungen und Kooperationen (3/3) Als Gründungsmitglied der EEBus-Initiative setzt sich SMA gemeinsam mit anderen namhaften Unternehmen für einen einheitlichen, medienund protokollübergreifenden Kommunikationsstandard der Haus- und Gebäude-automation ein. 50

35 Zusammenfassung Grid Parity in immer mehr Ländern sorgt für Paradigmenwechsel (Eigenversorgung mit PV statt Erzeugung und Netzeispeisung) Entwicklung neuer Geschäftsmodelle ist eine große Herausforderungen für die bestehende Energiewirtschaft, birgt aber auch Chancen Großes Marktpotential für PV-Systeme in Kombination mit Energiemanagement EM-Lösungen müssen konkurrierenden Anforderungen gerecht werden Erfolgreiche Einführung von Smart Home/Smart Grid-Lösungen erfordert standardisierte Interfaces und Protokolle 51

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! M.B.A., Dipl.-Ing. Tom Rudolph VP Solution Unit Energy Management & Portal Medium Power Solutions Sonnenallee Niestetal Germany Tel Mobile: Tom.Rudolph@SMA.de Homepage: 52