PV-Wind-Diesel Hybridsystemen Regelung und Betriebsführung mit leistungsoptimierten Energiespeichern
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- Lennart Ritter
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1 PV-Wind-Diesel Hybridsystemen Regelung und Betriebsführung mit leistungsoptimierten Energiespeichern Herbstworkshop Prof. Energiespeichersysteme. TU Dresden, Prof. Dr.-Ing. Antonio Notholt Fakultät Technik
2 Wie kann man nachhaltige Energien in die entlegensten Winkel der Welt bringen? PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
3 mit intelligente Systemtechnik Verlässliche Rückfallverhalten Einsatz von Energiespeicher Intelligente Leistungsmanagement Schnelle, redundante Kommunikation Cobija, Bolivien, 2015 PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
4 Warum Hybridsysteme? Diesel Gensets erzeugen die notwendige Energie in vielen netzfernen Gebieten. Bei $1/l für etwa 0,28$/kWh PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
5 Warum Hybridsysteme? Diesel Gensets erzeugen die notwendige Energie in vielen netzfernen Gebieten. Bei $1/l für etwa 0,28$/kWh PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
6 Warum Hybridsysteme? Kleinere PV-Erzeugung (<20%) geht sehr einfach. Mit guten Einstrahlung erzeugt PV zum etwa 0,11 $/kwh. Das Hebel ist aber klein, gerade wird zum 0,267 $/kwh erzeugt. PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
7 Warum Hybridsysteme? Um den Entstehungskosten weiter zu reduzieren kann man mehr PV einbringen. Ab hier braucht man ein Systemcontroller. Das hilft um die Kosten auf 0,256 $/kwh zu senken. PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
8 Warum Hybridsysteme? Für mehr PV benötigt man Energiespeicher. Dies Verdoppelt zwar die PV-Kosten aber auch die Einspeisung. Entstehungskosten auf 0,255 $/kwh reduziert. PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
9 Warum Hybridsysteme? Energiespeicher kann auch von WKA genutzt werden, die noch kleinere Energiekosten erzielen. So ist bei eine WKA $0,12/kWh möglich. Kombiniert: 0,21$/kWh -24% Referenzfall: 0,28 $/kwh Full Hybrid: 0,21 $/kwh PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
10 Multi-domain Regelung MPP Tracker P max, Q setp P max, Q setp P max, Q setp U d, U q Fuel savings Asset protection Grid stability P res I d, I q PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
11 Ziele der Regelung Grid stability Systemstabilität Optimierte Teilnahme von PV, Wind und Batterie an den Blindleistungsbedarf Deckung der Leistungsgradienten aus PV und Wind Überwachung und Steuerung der Reserveleistung PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
12 Ziele der Regelung Asset protection Betriebsmittelschutz Gewährung der Mindestbelastung von Generatoren Schutz vor übermäßige Zyklisierung der Batterie Schutz vor hohe Temperaturzyklisierung der Generatoren PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
13 Ziele der Regelung Fuel savings Kraftstoffeinsparung Einsatz von Erzeuger nach dem Prinzip der günstigerer Entstehungskosten Ganz ausschalten von Diesel-Generatoren (Diesel-Off-Mode) Änderung in der Einsatzpriorität der Generatoren um Laufzeiten zu optimieren PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
14 In die Praxis getestet Cobija, BO Größte PV-Diesel-System in Lateinamerika (2015) 14 MW Diesel-Erzeugung in 10 Einheiten 5 MWp PV mit 6 SMA SC-CP 800 2,5 MWp Li-Ion Batterie (1 MWh) PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
15 Ein Tag Std. verlässt das System auf dem Einsatz der ESS 8000 Durch die Bereitschaft der ESS, wird keine weitere Genset benötigt Power [kw] PV wird nur ganz leicht abgeregelt Die ESS glättet die Erzeugungsschwankungen Battery der PV. Gensets Generator merken nur wenig PV 2000 Bei Tagesanfang wird die gesamte PV eingespeist Load Gen nominal power :00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 Time 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
16 Energiespeicher im Einsatz kw/min Power [kw] Battery Generator PV kw/min Load Gen nominal power :55 13:56 13:58 13:59 14:00 14:02 Time 14:03 14:05 14:06 14:08 14:09 PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
17 Zahlen Auswertung Daten von Juni 2015 bis Juni 2016 Paul Stankat, SMA KPI (Leistungsindikator) Wert Rahmenbedingungen PV System Yield (Performance Ratio) kwh/kwp (66,5%) Typ. 60% - 70%, Einstrahlung: kwh/kwp Production Factor (nicht begrenzten Zustand) 80,28% 88% der Zeit Solar Fraction (Tagsüber) 12.40% (25.6%) % der Energie Energiedurchsatz Batterie 190,6 MWh (0,53 C/day) < 1 C/day Kraftstoffeinsparungen l (@0,268l/kWh) Mittlere Genset-Auslastung Tagsüber (Nacht) 59,8% (63,3%) > 50% typ. gefordert Mittlere Online-Generatorleistung (Tagsüber) 118% P Last PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
18 Zusammenfassung und Ausblick Erneuerbare Energien sind heute schon Wettbewerbsfähig gegenüber herkömmliche Erzeugung Leistungsspeicher ermöglichen EE-Anteile zu erhöhen und bieten gute Kosten-Leistungsverhältnise Glaubwürdigkeit der Energiespeicher bei Investoren muss erhöht werden PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
19 Prof. Dr.-Ing. Antonio Notholt Fakultät Technik Hochschule Reutlingen, Alteburgstraße 150, Reutlingen T. +49 (0) , F. +49 (0) Der Autor bedankt sich herzlich für die freundliche Unterstützung des Geschäftsbereichs Off-Grid & Storage der SMA Solar Technology AG.
20 Paul Stankat, SMA Ressource Analysis Dataset Dataset coverage h 98.2% Dataset sampling 5 s points Solar ressource kwh/kwp 4.65 kwh/m² d Measured load MWh PV-Diesel-Wind Hybridsystemen - Prof. A. Notholt - Herbsworkshop Energiespeichersysteme TU Dresden
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