Solarbatterien. Welchen Beitrag können sie derzeit zu einer autarken Stromversorgung im Einfamilienhausbereich leisten?

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1 Solarbatterien Welchen Beitrag können sie derzeit zu einer autarken Stromversorgung im Einfamilienhausbereich leisten? 28. November 2012 Bernd Schwartz

2 Inhalt 1) Rahmenbedingungen 2) Speichertechnologien 3) Speicherkonzepte 4) Wirtschaftlichkeit

3 Rahmenbedingungen Der elektrische Speicher wird zusammen mit einer Photovoltaikanlage betrieben Die Ausrichtung der PV-Anlage hat entscheidende Auswirkungen auf die Speicherung Die Interessen des Netzbetreibers (Netzmanagement) werden bei den vorgestellten Systemen nicht berücksichtigt

4 Rahmenbedingungen Interessen der großen Energieversorger

5 Rahmenbedingungen Die Entwicklung im Speichermarkt verlief schneller, als die Normung. Daher sind die anwendbaren technischen Normen für Speichersysteme noch nicht alle festgelegt. Für viele Spezifikationen, wie z.b.: Lebensdauer, Entladezyklus, gibt es noch keine einheitliche Angaben. Einige Hersteller wollen sich in einem Batterieverband auf einheitliche Definitionen einigen. Bis dahin sind die Anwender gefordert, selber genau zu vergleichen.

6 Inhalt 1) Rahmenbedingungen 2) Speichertechnologien 3) Speicherkonzepte 4) Wirtschaftlichkeit

7 Speichertechnologien Worin wollen Sie denn speichern Blei oder Lithium???

8 Speichertechnologien Die Auswahl an Speichern ist vielfältig: Quelle: Universität Cardiff

9 Speichertechnologien Wiederaufladbare Energiespeicher interne Speicherung externer Speicher SuperCaps Blei-Säure Brennstoffzelle Redox-Flow Blei-Gel NiCd NiMH Li-Ionen Li-Ionen-Polymer Li-Luft Li-Schwefel NaS ( Hochtemperatur ) PEM SOFC DMFC MCFC Vanadium Fe/Cr Br 2 /Cr NaNiCl ( Zebra, Hochtemperatur )

10 Speichertechnologien Die Lithiumspeicherfamilie LMO LCO NMC Kathodenmaterial LFP Anodenmaterial

11 Speichertechnologien Verschiedene Kathodenmaterialien bei Lithiumbatterien

12 Speichertechnologien Wichtige Parameter einer Batterie Entladetiefe Kosten Temperaturbereich Wirkungsgrad Leistungsdichte Batterie Selbstentladung Energiedichte Sicherheit Zyklenlebensdauer kalendarische Lebensdauer

13 Speichertechnologien Die Datenblattangaben der Hersteller sind unbedingt zu beachten Beispiel: Zyklenlebensdauer und Entladetiefe Quelle: L16REA

14 Speichertechnologien Die Datenblattangaben der Hersteller sind unbedingt zu beachten Beispiel: Zusammenhang Temperatur und Kapazität Quelle: L16REA

15 Inhalt 1) Rahmenbedingungen 2) Speichertechnologien 3) Speicherkonzepte 4) Wirtschaftlichkeit

16 Speicherkonzepte Netzgekoppeltes Photovoltaiksystem

17 Speicherkonzepte Eigenverbrauch mit Batterie Netzparallelbetrieb

18 Speicherkonzepte Eigenverbrauch mit Batterie Umschaltung Inselbetieb

19 Speicherkonzepte Photovoltaische Heizungsunterstützung Quelle: Quaschning, HTW Berlin

20 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller Die Beispiele auf den folgenden Seiten stellen keine Verkaufsempfehlung dar. Sie sollen den Stand der Technik widerspiegeln.

21 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller DC gekoppeltes, modulares Speichersystem, wie z.b. Nedap Quelle: Nedap

22 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller All in One Lösung, wie z.b. Voltwerk Quelle: Voltwerk

23 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller Modulare, sehr variable Lösung, wie z.b. Studer Quelle: Studer Innotec

24 Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller Smart-Home Komplettlösung von SMA Quelle: SMA

25 Inhalt 1) Rahmenbedingungen 2) Speichertechnologien 3) Speicherkonzepte 4) Wirtschaftlichkeit

26 Wirtschaftlichkeit Strompreisentwicklung

27 Wirtschaftlichkeit Entwicklung der Preise für Haushaltsbrennstoffe

28 Wirtschaftlichkeit Beispielrechnungen

29 Wirtschaftlichkeit Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012

30 Wirtschaftlichkeit Monatliche Eigenverbrauchsquote erzeugte kwh Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012

31 Wirtschaftlichkeit Netzbezug Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Monatliche Eigenverbrauchsquote Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012

32 Wirtschaftlichkeit Monatliche Eigenverbrauchsquote erzeugte kwh Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012

33 Wirtschaftlichkeit Monatliche Eigenverbrauchsquote erzeugte kwh Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012

34 Wirtschaftlichkeit Verbrauchsanteil einzelner Gerätegruppen im Haushalt Quelle: Öko-Institut Transposestudie / Photovoltaik Eigenstromnutzung ISE Staffelstein 2012

35 Wirtschaftlichkeit Jährliche Lastabdeckung durch PV ohne Lastmanagement mit Lastmanagement Annahmen zum Lastmanagement: Quelle: und Energieagentur NRW

36 Wirtschaftlichkeit Stromverbrauch nach Anwendungen im Haushalt sowie das Abdeckungspotenzial aus der PV-Eigenerzeugung Quelle: und Energieagentur NRW

37 Wirtschaftlichkeit Bestimmung des Netzunabhängigkeitsgrades Haushalt mit 4700 kwh Jahresverbrauch

38 Wirtschaftlichkeit Bestimmung des Netzunabhängigkeitsgrades Haushalt mit 4700 kwh Jahresverbrauch Beispiel: 50% Unabhängigkeit lassen sich mit 7 kwp PV und 2,8 kwh Speicher erreichen

39 Wirtschaftlichkeit Alternative Bestimmung des Netzunabhängigkeitsgrades 2,8

40 Wirtschaftlichkeit Der Autarkiegrad wächst nicht linear mit dem Speicher 2 kwh 2 kwh 2 kwh

41 Wirtschaftlichkeit Mikroblockheizkraftwerke können eine sinnvolle Ergänzung zu PV- Batterielösungen darstellen Diverse Firmen bieten Kraft- Wärmekopplungslösungen an mit 15 bis 25 kw thermische und 1 bis 3 kw elektrische Leistung Erfahrungen werden derzeit in Musterprojekten gesammelt Quelle:

42 Wirtschaftlichkeit Zusammenfassung 100% Netzunabhängigkeit werden realistisch nicht erreicht Netzparallelbetrieb und Eigenverbraucherhöhung ist sinnvoll Eine Rückspeisung von Batteriestrom in das Netz ist nicht empfehlenswert Die zugesicherten Eigenschaften der Batterien sind sorgfältig zu prüfen Wechselrichter und Batterie müssen aufeinander abgestimmt sein Es gibt keine Lösung, die für alle Anwendungsfälle passt

43 Empfehlenswerte Denkanstöße zum Thema Umwelt :

44 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit