PV2X Prosumer-Lab. BFE P&D Projekt Duglas Urena Hunziker, Labor für Photovoltaiksysteme

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1 BFH-TI BFH-WGS PV2X Prosumer-Lab BFE P&D Projekt Duglas Urena Hunziker, Labor für Photovoltaiksysteme Photovoltaik Industrietag PV Labor der Berner Fachhochschule in Burgdorf Berner Mittwoch Fachhochschule 25.Januar 2017 Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

2 Gesetzliche Neureglung Energiegesetz in der ES2050 Art. 16 EnG Grundsatz Eigenverbrauch Produzierte Energie darf vor Ort ganz / teilweise verbraucht / veräussert werden Grundsatz gilt für Anlagen der KEV, Einmalvergütung Art. 17 EnG Zusammenschluss zum Eigenverbrauch Grundeigentümer am Ort der Produktion dürfen sich zusammenschliessen, wenn Produktionsleistung im Verhältnis zur Anschlussleistung erheblich Vereinbarung zwischen Produzent und Grundeigentümer Grundeigentümer können für Mieter Eigenverbrauch vorsehen Mieter habe bei Einführung Möglichkeit sich für Grundversorgung durch EVU zu entscheiden. Art. 18 EnG Verhältnis zu Netzbetreibern und Weiteres Nach Zusammenschluss gibt es nur och einen Messpunkt zum Netzbetreiber Eigenverbrauchsgemeinschaft ist zuständig für Messung intern Sie wird vom Netzbetreiber behandelt wie ein einziger Endverbraucher

3 Stromgestehungskosten Quelle: W. Hoffmann (EPIA) Preis-Erfahrungs-Kurve (Swanson's Law) Sinkende Preise für PV und Speicher Quelle: IRES Dez 2015 Grid parity Investitionen in EET um die Stromrechnung zu reduzieren Schweiz: EFH mit PV und Speicher CHF/kWh

4 Verbrauch und Produktion Quelle: M. Popp Steigender Verbrauch (EV, WP) Ausbau des Netzes Begrenzung der Leistungsspitzen Smart Market Smart Grid Dezentrale Batterien Kopplung mit Wärme- und Gassektor Speicher: Überschüsse Nutzen und Netzausbau vermeiden Quelle: Basler & Hofmann AG

5 Wo sind die Energiespeicher im Netz & Anwendungsfälle Speicher beim Endverbraucher (NE7) Spitzenlasttarife (HT, NT) PV-Eigenbedarfsoptimierung Notstromversorgung Systemdienstleistungen (PRL, Var) Elektroautos (V2G) Steuerbare Haushaltslasten (TRA) Mittelspannungsebene (NE5) Puffer für Spitzenbelastung Spannungsregelung Systemdienstleistungen (PRL, Var) Inselbetrieb von Microgrids Quelle: Rocky Mountain Institute

6 Eigenverbrauch EFH mit Batteriespeicher

7 Massnahmen zur Steigerung des Eigenverbrauchs Generatorgrösse und Ausrichtung Anpassung des Nutzungsverhaltens PV2Heat (Trinkwasser, Heizung) Elektromobilität (20,000 km/ year) Batteriespeicher (Tag/Nacht-Ausgleich) Übergreifendes Smart Home System Quelle: S. Hirzinger Einbindung von Wetterprognosen

8 Flexibilität durch dezentrale Speicher und Laststeuerung Demand-Side-Response Smart Thermostats Reduktion Inverterleistung (70%) Reduktion Ladeleistung (EV) WP, Klimaanlagen, Kühlhäuser Haushaltsgeräte Smart Home System (Smart-Meter) Flex. an Aggregatoren anbieten Energiespeicher Spitzenlast (Anreize und Tarife; KFW) Synthetische Rotationsträgheit Weniger Übertragungsverluste Spannungsregelung Quelle: T. Demiray (ETHZ) Erhöhung des Flexibilitätsbedarf und gleichzeitige Reduktion der Flexibilitätsbereitstellung

9 Prosumer Prosumer = Producer + Consumer Quelle: SMA

10 BFE P&D Projekt Prosumer-Lab Auftraggeber BKW Energie AG Umgebung für die Entwicklung und Erprobung von Strategien und Komponenten für das effiziente Energiemanagement von integrierten intelligenten Gebäuden und die Charakterisierung von deren Auswirkungen auf das Haus- und Verteilnetz. Projektleitung* Dr. Daniel Brand Dr. Alejandro Santis (Stellvertr.) Forschung und Entwicklung BFH (ESReC) CSEM (ESReC) BFH (S-Lab) BKW BFH Entwicklung und Umsetzung BKW Steuerungsausschuss* Prof. Dr. Andrea Vezzini BFH Dr. Martin Kauert BKW Prof. Dr. Christophe Ballif CSEM Prof. Michael Höckel BFH Strategy and Simulations Lab (S-Lab) Prof. Dr. Stefan Grösser + BFH-CSEM Energy Storage Research Center (ESReC) Leiter: Prof. Dr. Andrea Vezzini Forschungsgruppe Batteriemanagementsysteme Forschungsgruppe Elektrochemische Speicher Forschungsgruppe Photovoltaik Forschungsgruppe Netze PV-center (CSEM) Forschungsgruppe Brennstoffzellen Forschungsgruppe Fertigungstechnologien für Batterien Prof. Dr. Andrea Vezzini SCCER-Mobility Prof. Dr. Andrea Vezzini SCCER-Mobility Prof. Urs Muntwyler SCCER-FURIES Prof. Michael Höckel SCCER-FURIES Prof.Dr.Christophe Ballif SCCER-FURIES Prof. Michael Höckel Prof. Dr. Axel Fuerst SCCER-HaE 10

11 Aufbau Numerische Simulation Randbedingungen aus der Simulation, z.b. Gebäudetemperaturen, Steuersignale Energiemanager Hardware / Emulation Storage Emulations- und Hardware- Infrastruktur (30 kva) Interfaces Lastprofile Datenbank Energiemanager Lastemulator Seite 11

12 Genauigkeit von Solar-Logger gestützten Wechselrichtern Übersicht der Messresultate am AC-Ausgang gemittelt über 15 Minuten

13 Danke für Ihre Aufmerksamkeit. Labor für Photovoltaiksysteme Address: Jlcoweg 1, 3400 Burgdorf Phone:

14 Batteriespeicher Benützer & Anwendungsfälle Kategorie Betreiber von dezentralen Erzeugungsanlagen Unabhängige Energiespeicheranlagen Netzbetreiber Stromendkunden Kosten verwandte Dienstleistungen Energieverschiebung Kurzfristige Leistungsbilanz Fahrplan Erfüllung Arbitrage Investitionsaufschub Netzverlustreduzierung Preisabsicherung Spitzenlast Anreize und Tarife Power Quality verwandte Dienstleistungen Fahrplaneinhaltung Automatische Frequenzkontrolle PQ für Endbenutzer Reserve Kapazität Spannungsregelung Schwarzstartfähigkeit Quelle: J. Appen (IWES)

15 Starterkit Prosumer-Lab Das übergeordnete Ziel ist eine bessere Integration neuer erneuerbarer Energien bei gleichzeitiger Stabilität des Netzes. Denn Wind- und Sonnenenergie fallen unregelmässig an. Und die Gebäude der Zukunft werden immer häufiger zu Prosumern. Konkret gehe es um Fragen wie: Wie können Energieflüsse im Gebäude intelligent gesteuert werden? Wie kann selber produzierte elektrische Energie sinnvoll gespeichert werden? (z.b. Optimierung Eigenverbrauch) Was bringen Speicher für die Stabilität des Verteilnetzes? 15

16 Project Goals Pilot- und Demonstrationsanlage für Systemkomponenten in intelligenten Gebäuden anhand variabler, flexibler und reproduzierbarer Verhaltensszenarien von Prosumenten Entwicklung, Tests und Demonstration neuer Strategien und Algorithmen für Energiemanagementsysteme für kosten- und energieeffiziente Gebäudeintegration ins Verteilnetz Entwicklung und Demonstration von standardisierten Tests und Umgebungen zur Bewertung von Energiemanagementsystemen in intelligenten Gebäuden Studie über die Effekte verteilter Energiemanagementsysteme und Komponenten auf die Netzqualität im Gebäude und an der Netzanschlussstelle Sozioökonomische Analyse des Unternehmens-Ökosystems mit dem Ziel innovative Geschäftsmodelle für Verteilnetzbetreiber zu entwickeln 16

17 Eigenverbrauchserhöhung mit Wärmepumpe