BFH-CSEM Prosumer-Lab BFE-Projekt für Qualität und Stabilität im Haus- und Verteilnetz mittels Energiemanager und Batteriespeicher

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1 BFH-CSEM Prosumer-Lab BFE-Projekt für Qualität und Stabilität im Haus- und Verteilnetz mittels Energiemanager und Batteriespeicher Dr. Benno J. Züger türöffner-event: Zukunft Energiespeicher, Nidau, Berner Institut für Fachhochschule Energie- und Mobilitätsforschung Haute école spécialisée / BFH-TI bernoise / Berner Bern Fachhochschule University of Applied Sciences

2 Inhalt Motivation / Problemstellung Das intelligente Gebäude im Labor aufgebaut Arbeitspakete Forschung Prosumer-Lab Testumgebung Beispiel Testszenario: Speicher-Vergleich Erste Resultate und Beobachtungen Projektteilnehmer, Sponsoren Summary 2

3 Motivation für Prosumer-Lab Projekt Einspeisevergütungen sinken stetig Anschaffungskosten für PV-Anlagen und Batteriespeicher sind tiefer den je Netzparität mit Speicher möglich: Eigenverbrauch zu maximieren lohnt sich! manfredxy Source: swiss utility solutions, Präsentation an der 13. Nationalen PV-Tagung,

4 Spannung Motivation / Problemstellung Maximierung des Eigenverbrauchs kann jedoch den Betrieb des Verteilnetzes unterstützen und herausfordern: PV Anlagen beeinflussen das Verteilnetz Richtung des Stromflusses Spannungs- und Stromqualität Netzbetreiber brauchen Modelle, die das Netz stabilisieren, neue Geschäfts-modelle unterstützen und die auch für Kunden interessant sind. Zeit 4

5 Das intelligente Gebäude im Labor aufgebaut Die Gebäude werden in Zukunft nicht nur Energie konsumieren sondern auch produzieren sie werden zu sogenannten Prosumern. 5

6 Arbeitspakete Forschung Energiemanagement im Gebäude Verteilnetzintegration und stabilisierung Sozio-ökonomische Geschäftsmodelle FOKUS: Eigenverbrauch Effizienz FOKUS: Integration neue erneuerbare Energien FOKUS: wirtschaftl. Nutzen für Prosumer & EVU 6

7 Prosumer-Lab Testumgebung Energieerzeugung Nachbildung EFH bis MFH Es fliessen richtige Ströme (max. 50 kw) Sonnen- und Lastprofile werden emuliert Emulierte Erzeugung von Energie: PV-Leistungsprofile, fest vorgegeben (Tagesprofil, Jahreszeit, Dach/Fassade) 8 x 5 kw Netz-Profile, fest vorgegeben (Spannung, Harmonische, Frequenz, ) 7

8 Prosumer-Lab Testumgebung Lasten emulieren Emulation von Lastprofilen: Lastprofile, fest vorgeben (verschiedene Haushaltsituationen) flexibel geschaltete Lasten (gesteuert durch Energiemanager oder Polysun) Kochen/Backen Beispiel rechts: Mehrgenerationenhaushalts berechnet mit Lastprofilgenerator (LPG) Kühlschrank Licht Waschen Trockner TV/Radio 8

9 Prosumer-Lab Testumgebung Modulares Konzept Control Unit Verteilnetz Netz Emulator PV Emulator Web interface (Scenario Manager) TC.ACS, 50kW, 4Q 8x 62050H-600S, 5kW Test Bench PC 3 DC MicroLabBox AC Inverter + Battery Inverter Inverter Battery BYD Dess, 9kW, 8kWh SMA, 7kW SE6000, 6kW Tesla, 6.4kWh 3 AC Last Emulator TC.ACS, 50kW, 4Q Steckdosen CEE32, T13, Batterie Varta, 2kW, 6.4kWh Energiezähler Steckverbindung 9

10 Beispiel Testszenario: Speicher-Vergleich Testszenario: Netz normal: 230 Vrms, 50 Hz PV Solarprofile: Frühlings, Sommer, Herbst und Wintertag in Nidau Lastprofil über Arbeitswoche/Tag für eine typische Haushaltssituationen (z. B. Familie: 2 Ew, 2 Ki / ) Verschiedene Batteriespeicher Der Vergleich liefert Speicher-Effizienzbetrachtung durch Auswertung von Strom- und Lastflüsse Informationen, wie gut das Speichersystem den Eigenverbrauch optimiert 10

11 Erste Resultate und Beobachtungen Effizienz Test VARTA Element 6: Aufbau PV Emulation TC.ACS Last Vollzyklen mit 1.5 kw Leistung, symmetrisch verteilt auf 3 Phasen beim Laden und Entladen Laden: PV-Emulation (Chroma) und SMA Wechselrichter Entladung: TC.ACS von Regatron Wechselrichter Netz Energie Monitoring: SolarLog Pro380 ~ Energiezähler: Pro380-Mod (und Hioki PW 6001) SolarLog = AC Batterie 11

12 Δ 1.2 kwh Δ 0.94 kwh Erste Resultate und Beobachtungen Effizienz Test VARTA Element 6: Resultate Laden Entladen Ladungsenergie SolarLog: Δ 0.94 kwh (Effizienz 85 %) Pro380: Δ 1.2 kwh (Effizienz 81 %) Signifikanter Unterschied bei der Messung der Ladungsenergie Kein Unterschied zw. induktiver Last oder ohmschen Widerstand RL mode cosφ = 0.8 R mode cosφ = 1.0 Entladungsenergie 12

13 BFH-CSEM-Zentrum Energie-speicherung (ESReC) Prosumer-Lab: Projektteilnehmer und Sponsoren Forschungsgruppen der Berner Fachhochschule (BFH-TI): Speicher Gruppe Prof. Dr. Andrea Vezzini Netz Gruppe Prof. Michael Höckel PV-Lab Prof. Urs Muntwyler S-Lab Prof. Dr. Stefan Grösser PV-Center (Forschungspartner) BKW (Industriepartner) Prof. Dr. Christophe Ballif Dr. D. Brand, M. Kauert BFE Bernische Kraftwerke AG BFE (Sponsor, P&D Projekt) Bundesamt für Energie Dr. Michael Moser Prosumer-Lab: Pilot und Demonstrationsprojekt (P&D) Zeitrahmen: 3 Jahre bis Mitte 2019 Projektkosten: 2 Mio CHF (40 % BFE, 40 % BKW, 20 % ESReC) 13

14 Summary Prosumer-Lab Projekt Emulationsumgebung, wo richtig Strom fliest (maximal 50 kw) Vergleiche und Tests von Energiemanagern, Wechselrichte, Speicher, Untersuchungen zur Stabilität an Haus- und Verteilnetz Reproduzierbare Testszenarien basieren auf Sonnen-, Temperatur- und Lastprofilen sowie Netzsituationen Analyse von sozioökonomische Aspekte des Unternehmens-Ökosystems um innovative Geschäftsmodelle zu entwickeln Das Prosumer-Lab ist ein Beispiel für eine gute interdisziplinäre Zusammenarbeit verschiedener Forschungsgruppen und Partner steht die Testanlage auch für Projekte mit anderen Partnern zu Verfügung. 14

15 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Benno J. Züger BFH-CSEM-Zentrum Energiespeicherung (ESReC):