SIMULATION DEZENTRALER ELEKTRISCHER ENERGIESPEICHER
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- Mathilde Biermann
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1 SIMULATION DEZENTRALER ELEKTRISCHER ENERGIESPEICHER Dipl.-Kfm. Constantin Tabor & Dipl.-Ing. Christian Kandler 13. SYMPOSIUM ENERGIEINNOVATION FEBRUAR 2014 GRAZ
2 SIMULATION DEZENTRALER ELEKTROENERGIESPEICHER ANSCHAFFUNG SPEICHER WIRTSCHAFT LICHTKEIT VERLUSTE SIMULATION DISKUSSION ERGEBNISSE MODELL ALTERUNG
3 WIRTSCHAFTLICHKEIT DEZENTRALER SPEICHER Verrechnung der Anschaffungskosten eff = E kapa norm E kapa SOC = κ Z norm = E kapa Z κ 80% 80% 80% 80% 80% Ladezyklen über die Zeit Anschaffungskosten in Bezug zur effektiven Kapazität setzen: k eff = KS eff E kapa = ks Z κ Berechnung der Kosten von Verlusten E Betr Verluste pro Ausspeicherung berechnen E in E capa E out Mit Wert der eingespeicherten Energie bewerten in E loss, int Einspeicherverluste E SD out E loss, int Ausspeicherverluste Selbstentladung
4 Kosten in /kwh ERGEBNISSE KOSTENRECHNUNG 1,6 1,4 1,2 Speicherkosten Kosten für Energieverluste 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 HS-FEES Li-Ion MNC ZnBr2 NiMH NiZn VRB Li-Ion LFP NaNiCl NaS In den Anschaffungskosten sind noch keine Kosten für Peripherie, Platzbedarf, Installation oder Wartung enthalten Eingangsdaten der Berechnung kommen u.a. aus Angaben der Hersteller, darunter: A123Systems,ads-tec, altairnano, FIAMM, Gildemeister, Beacon POWER, u.a.
5 SIMULATIONSMODELL: DESGIN P loss,sd η int = η η PI P Bat P loss,int = ~ P loss,pi P St P EE P load P grid Merkmale des Modells: zeitdiskret Berechnung in Zeitschritten phänomenologisch funktionale Beschreibung des Speichers aggregiert Betrachtung des Speichers als homogene Einheit abstrakt Trennung von Modell und Parametern flexibel / performant / skalierbar
6 N O R M W E R T E E R E G E B N I S S E SIMULATIONSMODELL: ALTERUNG A L T E R U N G S E I N F L Ü S S E Kapazität Selbstentladungsrate Verlustrate durch Innenwiderstand Max. Leistung funktionale Abbildung der Alterung
7 Leistung, Füllstand Leistung SIMULATION: EIN REFERENZTAG Simulation eines LFP-Speichers mit zwei Steuerungsstrategien Lastgänge: Erzeugung und Verbrauch Verbrauch Erzeugung Residuum ) Steuerungsstrategie ohne Schwellwert: ) Steuerungsstrategie mit Schwellwert: Der Speicher minimiert die maximale Einspeisung -3 Füllstand Einspeicherung Ausspeicherung Netzbezug/-einspeisung -3
8 Deckungsbeitrag [ Cent/kWh] Autarkiegrad ERGEBNISSE 10,1 10 9,9 9,8 9,7 80% 70% 60% 50% 40% Steuerungsstrategie 1: Ohne Einspeiseschwellwert Steuerungsstrategie 2: Mit Schwellwert von 1 kw 9,6 9,5 9,4 9, Speicherkapazität [kwh] 30% 20% 10% 0% Verwendete Preise: Einspeicherung: 13,68 cent/kwh (akt. EEG-Vergütung) Ausspeicherung: 25,3 Cent/kWh (akt. Endkundenpreis) weitere Ergebnisse: Gesamtwirkungsgrad liegt immer zwischen 87-89% Spezifischer Deckungsbeitrag nimmt mit Speichergröße ab Deckungsbeitrag liegt unter den Anschaffungskosten Mit gezielter Steuerung kann die maximale Netzeinspeisung minimiert werden
9 ERGEBNISSE Speicher sind bei aktueller Strompreiskonstellation in Deutschland unwirtschaftlich Die Einspeisevergütung verringert die Wirtschaftlichkeit Die F&E von Speichertechnologien birgt einige Potenziale. Der Fokus sollte nicht auf einzelne Technologien gelegt werden. Wirtschaftlichkeit und Glättung der Netzeinspeisung sind konträre Ziele
10 DISKUSSION konträre Ziele Wirtschaftlichkeit Lastglättung Im Falle staatlicher Förderung Ausbau von Speichern unter der Maxime der Wirtschaftlichkeit Im wirtschaftlichen Betrieb würde sich die Maximallast auf das Netz im Verhältnis zum darin transportierten Strom weiter erhöhen suboptimale Allokation der Mittel Alternativen zur staatlichen Förderung: Förderung durch Netzbetreiber, die Einsparungen weiterreichen Förderung von F&E
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