REGELLEISTUNGSBEREITSTELLUNG MIT PV-BATTERIESYSTEMEN

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1 REGELLEISTUNGSBEREITSTELLUNG MIT PV-BATTERIESYSTEMEN Felix Braam, Raphael Hollinger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende HTW Berlin,

2 Systemdienstleistungen, eine Herausforderung beim Übergang zu einer erneuerbaren Energieversorgung 2 Data source: German generation data from EEX- Transparency

3 Das Forschungsprojekt Photovoltaik-Batterie Systeme in Einfamilienhaushalten Installierte PV-Leistung 7 kw Lithium Batterie, E =10 kwh, C-Rate von 1 Hauptmotivation für Installation Eigenverbrauchserhöhung In welchem Rahmen ist es möglich, Regelleistung mit verteilten Hausspeichern zu erbringen? 3

4 Konventionelle Betriebsführung PV Feed-In Battery Charging Battery Discharging Direct Consumption Grid Purchase 4

5 Additional revenue in /a Konventionelles Geschäftsmodell Load Last : 4650 kwh/a PV: 10,0 kwp PV: 5,0 kwp PV: 2,5 kwp Battery capacity in kwh Berechnungsgrundlage PV-Einspeisevergütung März 2014 für Anlagen < 10 kw Endverbraucher Strompreis 2014 (Statistisches Bundesamt) 13,4 ct/kwh 29,2 ct/kwh 5

6 Übersicht Regelleistungsmärkte Potentielle Erlöse in Deutschland Primärregelleistung Leistungsangebot über jeweils ganze Wochen, Minimum ±1 MW Marktvolumen für Primärregelleistung ~ 600 MW 6

7 Frequenz in Hz Primärregelleistung Technische Anforderungen Negative Primärregelleistung Batteriebeladung Totband Keine (Ent-)Ladung nötig Positive Primärregelleistung Batterieentladung 7 Leistungsbereitstellung in %

8 Primärregelleistung Beispiel Tagesverlauf der Netzfrequenz 8

9 Primärregelleistung Jahresverlauf der Netzfrequenz in Mitteleuropa (UTCE) Nur beinahe gaußverteilte Frequenz 2012: Leichte Verschiebung zu Unterfrequenzen Führt auf lange Sicht zur systematischen Batterieentladung Korrekturladung beim Einsatz von Batteriespeichern unerlässlich 9

10 Betriebsführungskonzept Diversifizierung des Batterieeinsatzes Im Net-PV Projekt werden zwei Einsatzziele gleichzeitig verfolgt Erhöhung der lokalen Autarkie Teilnahme am Primärregelleistungsmarkt in einem Pool aus Hausspeichern und einem BHKW zur Ausgleichsladung 10

11 Betriebsführungskonzept Aufteilung der Batterieleistung Vermarktete Regelleistung < Technisch mögliche Batterieleistung Bsp: 7.5 kw von 10 kw Dynamische Verteilung der übrigen Leistung auf Korrekturladung Eigenverbrauch 11

12 Betriebsführungskonzept Aufteilung der Batteriekapazität Regelleistungsbereitstellung durch Batteriespeicher erfordert Berücksichtigung der beschränkten Batteriekapazität Korrekturladungen zur unterbrechungsfreien Regelleistungserbringung Kombination mit Eigenverbrauch reduziert böntigte Ausgleichsenergie 12

13 Simulation von PRL und Eigenverbrauch Beispiel Tagesverlauf

14 Simulation von PRL und Eigenverbrauch Sensitivität: Batteriekapazität vs. Ausgleichsladung 14

15 Simulation von PRL und Eigenverbrauch Sensitivität: Ausgleichsenergie vs. Ausgleichsladung 15

16 Simulation von PRL und Eigenverbrauch Sensitivität: Autarkie vs. Eigenverbrauchslimits Triviales Optimum bei Eigenverbrauchslimits = Korrekturlimits Autarkiegrad des gleichen Systems bei reiner Eigenverbrauchsbetriebsführung 77 % 16

17 Simulation von PRL und Eigenverbrauch Sensitivität: Autarkie vs. Eigenverbrauchslimits Starker Anstieg der benötigten Ausgleichsenergie am Autarkieoptimum Engere Eigenverbrauchsgrenzen 2.35 kwh bis 7.75 kwh Autarkiegrad 68 % Ganzjährige Vermarktung von 7.5 kw Primärregelleistung 17

18 Zusammenfassung & Ausblick Systemdienstleistungen müssen von EE-Technologien erbracht werden, um konventionelle Erzeugung nachhaltig zu ersetzen Neue Geschäftsmodelle für PV-Batteriespeicher in Privathaushalten Li-Ionen Batterien technisch geeignet zur Primärregelleistungsbereitstellung Dualer Einsatz reduziert die benötigte Ausgleichsenergie deutlich Weiterer Forschungsbedarf hinsichtlich des effizienteren Einsatzes eines Batteriepools notwendig Hürden zur Prequalifikation hoch Abrechnungsverfahren anspruchsvoll 18

19 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE Dr. Felix Braam Raphael Hollinger 19