Netzstabilisierung mit Elektromobilität

Transkript

1 Netzstabilisierung mit Elektromobilität 9. Internationale Energiewirtschaftstagung "Energiesysteme im Wandel: Evolution oder Revolution?" Philipp Nobis, Florian Samweber, Sebastian Fischhaber Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 1 pnobis@ffe.de

2 Projekt: Smart Grid Basis einer elektromobilen Zukunft Garmisch Partenkirchen Quelle: bing - maps 2

3 Motivation & Fragestellung Motivation Mit zunehmendem Ausbau von PV Anlagen und Elektromobilität im ländlichen Raum können Netzüberlastungen auftreten Folgen: Spannungsbandverletzungen Betriebsmittelüberlastungen 3 Fragestellung Welche Auswirkung haben Elektrofahrzeuge auf das lokale Stromnetz? Können Elektrofahrzeuge & Hausspeichersysteme einen positiven Beitrag zur Netzstabilisierung leisten? Welchen Einfluss hat eine Ladesteuerung? Macht eine Blindleistungsregelung ähnlich wie bei PV-Anlagen Sinn?

4 Gliederung 1. Einleitung: Wann laden BEVs? 2. Methodik Modell GridSim Verwendete Ladesteuerungen 3. Ergebnisse Lastgang ungesteuert Lastgang gesteuert Einfluss von HSS auf den Lastgang Einfluss der Kombination von HSS und BEVs auf die Last Spannungshaltung mit BEVs 4. Fazit 4

5 Einleitung: Wann laden Elektrofahrzeuge? Wahrscheinlichkeit, dass Elektrofahrzeuge zuhause sind. Gleichzeitigkeit von der Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen: (Szenario: 3,5 kw Ladeleistung) 5 (Datengrundlage: Studie eflott) (Datengrundlage: MiD 2008)

6 Einleitung: Auswirkungen der Ladevorgänge auf die Netzspannung Elektrofahrzeuge verursachen (Szenario: 40 % Elektrofahrzeugdurchdringung) 6

7 7 Methodik: Simulationsmodell GridSim

8 Methodik: Verwendetes Szenario Wohngebiet in Garmisch-Partenkirchen Versorgt von einem Ortsnetztransformator 202 Haushalte 3 MWh/a Durchschnitt Hausspeichersysteme 30 % der Haushalte mit PV-Anlage 7,5 kwh Kapazität Elektroautos 22 kwh Kapazität 10% - 50% Verbreitung 3,5 14 kw Ladeleistung PV- Anlagen 36 % der Haushalte 5 kwp Mittelwert 8

9 Methodik: Betrachtete Ladesteuerungen Ungesteuerte Ladevorgänge: Die Fahrzeugbatterien werden aufgeladen sobald sie an das Netz angeschlossen werden Ladesteuerung zur Erhöhung des PV- Eigenverbrauchs: Die Fahrzeugbatterien werden zunächst nur bis 80% SOC aufgeladen Die restlichen 20 % werden nur mit PV- Überschussleistung geladen (Bild rechts oben) Spannungsabhängige Blindleistungsregelung für Elektrofahrzeuge: Basierend auf der Spannung gibt das Elektrofahrzeug Blindleistung auf oder ab (Bild rechts unten) 9

10 Ergebnisse: Einfluss von ungesteuerten Elektrofahrzeugen Elektrofahrzeuge mit hoher Ladeleistung erhöhen die tagtägliche Lastspitze im Netzgebiet stärker als Elektrofahrzeuge mit geringer Ladeleistung Bei geringer Ladeleistung ist die elektromobile Grundlast höher als bei hoher Ladeleistung Typtag: Jahresdauerlinie: +52 % durch hohe Ladeleistung 10 (Szenario: ohne HSS, BEVs ohne Ladesteuerung)

11 Ergebnisse: Einfluss der Ladesteuerung für BEVs auf die Jahredauerlinie Elektrofahrzeuge erzeugen weiterhin einen sehr hohen Peak 14 kw 3,5 kw 11 Szenario: 40 % der HH haben BEVs, 14 kw Ladeleistung

12 Ergebnisse: Einfluss von Hausspeichersystemen Mit Hausspeichersystemen (HSS) in nur 6 % aller Haushalte im Netzgebiet kann im Mittel die tagtägliche Lastspitze zu 10 % reduziert werden Die Rückspeisung in das Mittelspannungsnetz wird zu 40 % reduziert Typtag: Jahresdauerlinie: 12 (Szenario: ohne Elektrofahrzeuge, 36 % der HH haben eine PV-Anlage mit durchschnittlich 5 kwp, 30 % der Haushalte mit PV-Anlage haben ein HSS)

13 Ergebnisse: Zusammenspiel HSS und BEV Differenz zur Jahresdauerlinie des Falls ungesteuerte Elektrofahrzeuge und keine Hausspeichersysteme HSS reduzieren die absolute Lastspitze geringer als gesteuerte BEV. Die Kombination HSS und gesteuerte BEV reduzieren die Lastspitze am stärksten, Effekte addieren sich jedoch nicht 1:1. HSS reduzieren die Rückspeisung besser als gesteuerte BEV. Mit HSS, ohne BEV-Ladesteuerung Ohne HSS, mit BEV-Ladesteuerung Mit HSS, mit BEV-Ladesteuerung 13 (Szenario: 40 % der HH haben BEVs, 14 kw Ladeleistung

14 Ergebnisse: Spannungshaltung Im betrachteten Szenario sind Spannungsbandverletzungen auch mit Elektrofahrzeugen relativ selten Die eigenverbrauchsoptimierte Ladesteuerung mit spannungsabhängiger Blindleistungsregelung reduziert Über- und Unterspannungen 14 Szenario: 50 % der HH haben BEVs, 14 kw Ladeleistung

15 Ergebnisse: Spannungshaltung Eine PV-Eigenverbrauchserhöhende Ladesteuerung hat geringe, positive Auswirkungen auf die Spannung Durch eine spannungsgeregelte Blindleistungsregelung für Elektrofahrzeuge können Spannungsbandverletzungen etwa halbiert werden 15

16 Fazit Schon ein geringer Bestand an Hausspeichersystemen im Netzgebiet reduzieren die Spitzenlast deutlich um ca. 10% (ohne BEV). Obwohl die Tageslastspitze bei hoher Elektrofahrzeugdurchdringung stark erhöht wird, treten Spannungsbandverletzungen selten auf. Durch eine eigenverbrauchsoptimierte Ladesteuerung wird auch die Spannungshaltung im Netz positiv beeinflusst, jedoch eher vernachlässigbar Eine spannungsoptimierte Ladesteuerung reduziert die Netzbelastung deutlich um etwa die Hälfte 16

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Philipp Nobis, Florian Samweber, Sebastian Fischhaber Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 17