14. Symposium Energieinnovationen. Graz, Österreich. 12. Februar 2016

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1 KANN EIGENVERSORGUNG ZUR ENTLASTUNG VON NIEDERSPANNUNGSNETZEN BEITRAGEN? A n n a - L e n a K l i n g l e r, S i m o n M a r w i t z 14. Symposium Energieinnovationen Graz, Österreich 12. Februar 2016 Page 1

2 Agenda I. Motivation und Forschungsfrage II. Methodische Vorgehensweise I. Eigenversorgungsmodell II. Netzmodell III. Ergebnisse I. Vergleich der Lastfälle II. Optimaler Eigenversorgungsfall III. Netzdienlicher Fall IV. Schlussfolgerungen und Ausblick Page 2

3 Motivation und Forschungsfragen Motivation Dynamischer Anstieg von PV-Eigenversorgung im Deutschen Haushaltssektor Indirekte Förderung der Eigenversorgung durch Vermeidung von Abgaben und Steuern Herausforderung: Belastung der Niederspannungsverteilnetze durch Einspeisung von Überschussstrom der zusätzlichen PV-Anlagen Forschungsfragen Inwieweit kann dezentrale Eigenversorgung in Kombination mit Batteriespeichern zur Entlastung von Niederspannungsverteilnetzen beitragen? Kann dadurch Netzausbau vermieden werden? Kopplung eines Eigenversorgungs- mit einem Verteilnetzmodell Page 3

4 Methodische Vorgehensweise E i g e n v e r s o r g u n g s m o d e l l EFH 2 Personen VDI kw p Einleuchtend e.v Mittlere Last in W PV HH Page 4

5 Methodische Vorgehensweise E i g e n v e r s o r g u n g s m o d e l l EFH 2 Personen VDI kw p Einleuchtend e.v Mittlere Last in W PV HH kwh Tesla Powerwall Das Speichermodell berücksichtigt Kapazitätsgrenzen Leistungsgrenzen Effizienzverluste Selbstentladung Page 5

6 Methodische Vorgehensweise E i g e n v e r s o r g u n g s m o d e l l Für die Speicheroptimierung werden drei Fälle mit unterschiedlichen Preissignalen untersucht: Fall 1: traditionelle Stromversorgung Fall 2: Eigenversorgung Fall 3: netzdienliche Eigenversorgung entstehende Netzbelastungen werden verglichen Page 6

7 Methodische Vorgehensweise Ve r t e i l n e t z m o d e l l Ländliches Niederspannungsverteilnetz 25 Knoten mit EFH + PV + Speicher Ausläufer an Knoten 4 und 19 selbe Last und Leistung an jedem Knoten, um Extremfall abzubilden Page 7

8 Mittlere Last in W Ergebnisse Ve r g l e i c h d e r L a s t f ä l l e Qualitative Analyse: Im Eigenversorgungsoptimierten Fall 2 wird die Lastspitze unwesentlich reduziert, da der Speicher bereits in frühen Morgenstunden beladen wird, vor der Erzeugungsspitze Im netzdienlich optimierten Eigenversorgungsfall 3 wird die Last in die Stunden mit der größten Erzeugung verlagert und Lastspitze daher reduziert PV HH (Case 1) HH (Case 2) HH (Case 3) summer winter Page 8

9 Last in W Ergebnisse N e t z b e l a s t u n g i m o p t i m a l e n E i g e n v e r s o r g u n g s f a l l PV HH (Case 1) HH (Case 2) Fall 1: traditionelle Stromversorgung Fall 2: Eigenversorgung keine signifikante Reduktion der Netzbelastung erkennbar Page 9

10 Last in W Ergebnisse N e t z b e l a s t u n g i m n e t z d i e n l i c h e n F a l l PV HH (Case 1) HH (Case 3) Fall 1: traditionelle Stromversorgung Fall 3: netzdienlicher Eigenversorgung signifikante Reduktion der Netzbelastung, dennoch Netzüberlastung an Knoten 15 bis 21 Page 10

11 Schlussfolgerungen und Ausblick Schlussfolgerungen: Optimale Eigenversorgung trägt kaum zur Reduktion der Netzbelastungen bei Durch netzdienliche Eigenversorgung werden Netzbelastungen signifikant reduziert Netzüberlastung konnte im untersuchten Fall reduziert, aber nicht verhindert werden Weitere Maßnahmen wie Netzausbau oder Anlagenabschaltung notwendig Ausblick Sensitivitäten, z.b. Länge der Ausläufer, Größe der Speicher, Weitere Speichertechnologien Page 11

12 Literatur Bandhauer, T.; Garimella, S.; Fuller, T. (2011): A Critical Review of Thermal Issues in Lithium- Ion Batteries. Journal of The Electrochemical Society, 158 (3). R1-R25. Bosch (2015): Bosch Power Tec: _1 (accessed ) European Commission (2015): Best practices on Renewable Energy Self-consumption. SWD 141 final. Brüssel. Schwab (2009): Elektroenergiesysteme Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie, Springer Berlin. Tesla Motors (2015): Powerwall: Capacity and specifications: (accessed ) Verein Deutscher Ingenieure e.v. (VDI) (2008): VDI 4655: Referenzlastprofile von Ein- und Mehrfamilienhäusern für den Einsatz von KWK-Anlagen. VDI-Richtlinie. Düsseldorf. Weniger, J.; Bergner, J.; Tjaden, T.; Quaschning, V. (2015): Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende. Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin. Page 12

13 Danke für die Aufmerksamkeit! Anna-Lena Klingler Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI Breslauer Straße 48, Karlsruhe Tel.: : Page 13

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