Solarstrom verheizen Effiziente Nutzung von Solarstrom durch Batterie- und Wärmespeicher in der Neubausiedlung Weinsberg

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1 Solarstrom verheizen Effiziente Nutzung von Solarstrom durch Batterie- und Wärmespeicher in der Neubausiedlung Weinsberg Veranstaltung saena POHTOVOLTAIK IN DER PPRAXIS , Dresden Georg Kress, KACO new energy GmbH Mai

2 Inhaltsverzeichnis Allgemeine Informationen Integration von Solarstromspeichern am Beispiel einer Neubausiedlung in Weinsberg, Ba-Wü Projektziele Projektdetails Simulationsergebnisse Erste praktische Erfahrungen Ausblick KACO new energy GmbH Georg Kress Mai

3 Allgemeine Informationen KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

4 Allgemeine Informationen 9.0% 6.9% 10.3% 3,6% Quelle: FhG ISE KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

5 Allgemeine Informationen Annual PV Installations (GW) - worldwide Installed capacity (GW) in Germany Quelle: IHS Quelle: BMWi KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

6 Leuchtturmprojekt Weinsberg Das Projekt Weinsberg ist ein Demonstrationsprojekt für dezentrale Energieversorgung: Optimierte Nutzung von Solarstrom (PV für Strom und Wärme) Erreichen hoher solarer Deckungsraten Intelligenter Einsatz von Strom- und Wärmespeichern Erreichen einer hohen Energieautarkie Effiziente Primärenergiewandlung innerhalb der Siedlung Untersuchung der Netzdienlichkeit des Systemkonzeptes auf Basis eines umfassenden, hochauflösenden Datenmonitorings KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

7 Leuchtturmprojekt Weinsberg Energieversorgung der Zukunft auf Basis regenerativer Quellen 23 Haushalte 145 kw PV-Generator für Strom und Wärme (Wärmepumpe/Direktheizung) Elektrischer (Lithium) und thermischer (Wasser) Speicher zur Steigerung des Eigenverbrauchs Energiemanagementsystem optimiert elektrischen Verbrauch und kommuniziert mit thermischer Steuerung Spatenstich: Juni 2012 Go live: Juni 2014 Gefördert durch das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft des Landes Baden-Württemberg KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

8 Die Partner KACO new energy - Gesamtsystemsimulation, Leistungselektronik, Batterieauslegung und -integration, Energiemanagement, Datenmonitoring Kruck + Partner - Projektentwickler, Bauleitung derena alternative Energien - Betreibergesellschaft Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme - System-Konzept-Simulationen Fachplaner - elektrische und thermische Energieverteilung KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

9 PV-Anlagen auf allen Dächern Zentraler Wärmespeicher Dezentrale Wärmespeicher Inneres Versorgungsnetz Technikraum Leistungselektronik Technikraum Wärmetechnik derena alternative Energien GmbH & Co. KG KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

10 Anlagenkonzept Konventionelle Technologie Gasspitzenlastkessel und BHKW Verteilung über Nahwärmenetz KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

11 Anlagenkonzept KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

12 Anlagentechnik: Energiesystem 145 kwp PV-Generator Sunmodule SW 250 mono black von Solarworld 150 kwh Lithiumbatterie von ads-tec 120 kw Batterie-Wechselrichter (AC-gekoppelt, bidirektional) Liter zentraler thermischer Pufferspeicher 18 dezentrale thermische Speicher (300 l) Vollständiges Datenmonitoring aller Energieflüsse KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

13 Anlagentechnik: Solar- / Batteriewechselrichter KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

14 Anlagentechnik: Wärmesystem 35 kwel Luft-Wasser-Wärmepumpe von Combitherm 11 kwel / 27 kwth Blockheizkraftwerk von KW Energie 240 kw Gas-Spitzenlastkessel Wärmeverteilung über ein internes Nahwärmenetz Vollständiges Datenmonitoring aller Energieflüsse KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

15 Anlagentechnik: Wärmesystem KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

16 Innovationen Simulationstool Das Zusammenspiel sämtlicher Energieerzeuger und Verbraucher kann bereits in der Planungsphase simuliert werden Variabel, modular und flexibel aufgebaut Gesamtenergiemanagement (GEMS) Thermische und elektrische Erzeuger und Verbraucher werden gemeinsam geregelt Überlagert dem thermischen Energiemanagement (TEMS) und dem elektrischen Energiemanagement (EEMS) KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

17 Innovationen Batteriewechselrichter Bidirektional 120 kw netzparallel Hoher Wirkungsgrad ~ 98% Für Blei-, Lithium-, etc. Hochvoltbatterien geeignet Datenmonitoring Erfassen aller Energieflüsse innerhalb der Wohnsiedlung Bereitstellen von Strom- und Wärmeverbrauchsdaten für den Endkunden Datengrundlage für die Entwicklung intelligenter Regelungsalgorithmen und zur Analyse der Netzdienlichkeit des Systemansatzes KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

18 Hohe Autarkiegrade Herkunft des verbrauchten Stroms (Simulation) KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

19 Lessons learned Ein System ist weit mehr als die Aneinanderreihung der Einzelkomponenten Integration Lithiumbatterien Bedarf detailliertes Know-how und die Übernahme von Systemverantwortung Interdisziplinäre Aufgaben beinhalten potentielle Hemmnisse Praxis und Theorie (Abweichung) - z.b. WP modulierend / COP Ein modulare (EMS-) Softwarestruktur ist zwingen notwendig KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

20 Hohe Autarkiegrade Reale Messergebnisse nach der Inbetriebnahme Baustrombezug KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

21 Hohe Autarkiegrade Reale Messergebnisse nach der Inbetriebnahme Technische Vorgaben: EnFuRi Performance Batteriesystem Anpassungen KACO EMS Software KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

22 Hohe Autarkiegrade Reale Messergebnisse nach der Inbetriebnahme Gasdruckwächter Unterschiede in Lastprofilen Leitung BHKW KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

23 Hohe Autarkiegrade Reale Messergebnisse nach der Inbetriebnahme Gasdruckwächter Unterschiede Trinkwasserverordnung Lastprofilen Leitung Verringerter BHKW Speicherinhalt thermisch KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

24 Hohe Autarkiegrade Reale Messergebnisse nach der Inbetriebnahme KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

25 Hohe Autarkiegrade Reale Messergebnisse nach der Inbetriebnahme Simulationsergebnisse / Betrachtung über 1 Jahr Reale Ergebnisse / Betrachtung über Zeitraum Jan-April 15 KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

26 Daten-Forecast für das Jahr 2015 Elektrischer Energieverbrauch (ohne WP): kwh/a - Durch E-Netz bereitgestellt: 3-5 % - Durch PV (mit WP) bereitgestellt: 70 % Thermischer Energieverbrauch: kwh/a - Durch Gas-Netz bereitgestellt: > 70 % f(verb./vl Temp) - Durch PV + WP bereitgestellt: < 30% f(verb./vl Temp) Energieerzeugung PV: Energieerzeugung BHKW: Round-trip TCO Batterie (2013): Round-trip TCO Batterie 2015/2016: kwh/a kwh/a ca. 0,20 /kwh < 0,13 /kwh KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

27 Zusammenfassung Das Projekt Weinsberg bietet eine optimale Plattform, um das Zusammenspiel zwischen konventionellen und erneuerbaren Technologien zu erproben. Die technische Umsetzung ist bereits erfolgt. Der Betrieb lässt sich wirtschaftlich darstellen. Die Batteriepreise sinken aktuell deutlich. 97% elektrische Autarkie nach Optimierungen weiterhin die Zielstellung Der Ansatz ist mannigfaltig multiplizierbar (z.b. Industrie, Handel/Gewerbe, Tourismus, Landwirtschaft, öffentliche Gebäude). Aktuell jedoch nur in einer sehr engen Zusammenarbeit zwischen Fachplanern und ausführenden Installationsbetrieben umsetzbar. Für die Zukunft ist eine engere Verzahnung der Gewerke Wärme und Elektro erforderlich. KACO bietet sowohl Produkt- als auch Systemkompetenz an und kann zukünftig auf Grund modularer (EMS-) Softwarestrukturen schnell auf projektspezifische Anforderungen reagieren KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

28 Ausblick Ausblick Serienprodukte blueplanet gridsave eco 5.0 TR1 1-phasig und 3 phasige Systeme 5-15 kw, DC 48 V, notstromfähig, Blei-Akkus, Kapazität nach Bedarf blueplanet gridsave 14.0 TL3 3-phasiges System, DC V, Peak-Shaving, Regelenergie, mit SAFT Lithium System 10 kwh blueplanet gridsave 120 TL3 3-phasiges System, DC V, Peak-Shaving, Regelenergie, optionale Notstromfunktion KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai

29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. KACO new energy GmbH Carl-Zeiss-Str Neckarsulm, Deutschland Fon Fax KACO new energy GmbH - Georg Kress Mai