Bedeutung von prognosebasierten Betriebsstrategien für die Netzintegration von PV-Speichersystemen Johannes Weniger, Joseph Bergner, Tjarko Tjaden, Volker Quaschning Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin 29. Symposium Photovoltaische Solarenergie, Kloster Banz, Bad Staffelstein, 12.-14. März 2013 Das Vorhaben PVprog wird im Umweltentlastungsprogramm II gefördert aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und des Landes Berlin (Förderkennzeichen 11410 UEP II/2)
Speicherkapazität in GWh Potenzial der solaren Stromversorgung in Deutschland 800 700 mittlerer Solarstromanteil in Deutschland 7 10 9 600 6 8 7 500 400 5 6 5 300 200 3 4 4 3 100 2 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Photovoltaikleistung in GWp Daten: PV (EEX 2012 ), Last (ENTSO-E 2012 ), Bruttostromverbrauch 600 TWh/a
Speicherkapazität in GWh Potenzial der solaren Stromversorgung in Deutschland 800 700 mittlerer Solarstromanteil in Deutschland 7 10 9 600 6 8 7 500 400 5 6 5 300 200 3 4 4 3 100 3 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Photovoltaikleistung in GWp Daten: PV (EEX 2012 ), Last (ENTSO-E 2012 ), Bruttostromverbrauch 600 TWh/a
Speicherkapazität in GWh Potenzial der solaren Stromversorgung in Deutschland 800 700 mittlerer Solarstromanteil in Deutschland 7 10 9 600 6 8 7 500 400 5 6 5 300 200 3 4 4 3 100 4 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Photovoltaikleistung in GWp Daten: PV (EEX 2012 ), Last (ENTSO-E 2012 ), Bruttostromverbrauch 600 TWh/a
Leistung in GW Einfluss der PV auf die Stromerzeugung in Deutschland 140 120 100 80 installierte PV-Leistung 200 GW p 140 GW p 70 GW p 35 GW p Last Sonntag, 21. Juli 2013 60 40 20 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Stunde des Tages Daten: PV bei 35 GWp (EEX), Last (ENTSO-E)
Möglichkeiten zur Begrenzung der Netzeinspeisung Direktverbrauch Batteriespeicherung Elektromobilität thermische Nutzung Abregelung 6
nutzbare Speicherkapazität in kwh/kwp Begrenzung der Einspeiseleistung durch Batteriespeicher 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 jährliche Abregelungsverluste 1% 2, 7, 1 2 3 3 2 1 0,0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 max. Einspeiseleistung in kw/kwp 7 Annahmen: kein Direktverbrauch durch die Last am Tag, Speicherladung ausschließlich mit Energie oberhalb der Einspeisegrenze, vollständige Speicherentladung in der Nacht
nutzbare Speicherkapazität in kwh/kwp Begrenzung der Einspeiseleistung durch Batteriespeicher 2,5 jährliche Abregelungsverluste 3 2,0 1,5 1% 2, 3 2 Speicherung Netzeinspeisung Abregelung Einspeisegrenze 1,0 7, 1 0,5 1 2 0,0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 max. Einspeiseleistung in kw/kwp 8 Annahmen: kein Direktverbrauch durch die Last am Tag, Speicherladung ausschließlich mit Energie oberhalb der Einspeisegrenze, vollständige Speicherentladung in der Nacht
nutzbare Speicherkapazität in kwh/kwp Begrenzung der Einspeiseleistung durch Batteriespeicher 2,5 jährliche Abregelungsverluste 3 2,0 1,5 1% 2, 3 2 Speicherung Netzeinspeisung Abregelung Einspeisegrenze 1,0 7, 1 0,5 1 2 0,0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 max. Einspeiseleistung in kw/kwp 9 Annahmen: kein Direktverbrauch durch die Last am Tag, Speicherladung ausschließlich mit Energie oberhalb der Einspeisegrenze, vollständige Speicherentladung in der Nacht
nutzbare Speicherkapazität in kwh/kwp Begrenzung der Einspeiseleistung durch Batteriespeicher 2,5 jährliche Abregelungsverluste 3 2,0 1,5 1% 2, 3 2 Speicherung Netzeinspeisung Abregelung Einspeisegrenze 1,0 7, 1 0,5 1 2 0,0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 max. Einspeiseleistung in kw/kwp 10 Annahmen: kein Direktverbrauch durch die Last am Tag, Speicherladung ausschließlich mit Energie oberhalb der Einspeisegrenze, vollständige Speicherentladung in der Nacht
nutzbare Speicherkapazität in kwh/kwp Begrenzung der Einspeiseleistung durch Batteriespeicher 2,5 jährliche Abregelungsverluste 3 2,0 1,5 1% 2, 3 2 Speicherung Netzeinspeisung Abregelung Einspeisegrenze 1,0 7, 1 0,5 1 2 0,0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 max. Einspeiseleistung in kw/kwp 11 Annahmen: kein Direktverbrauch durch die Last am Tag, Speicherladung ausschließlich mit Energie oberhalb der Einspeisegrenze, vollständige Speicherentladung in der Nacht
nutzbare Speicherkapazität in kwh/kwp Begrenzung der Einspeiseleistung durch Batteriespeicher 2,5 jährliche Abregelungsverluste 3 2,0 1,5 1% 2, 3 2 Speicherung Netzeinspeisung Abregelung Einspeisegrenze 1,0 7, 1 0,5 1 2 0,0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 max. Einspeiseleistung in kw/kwp 12 Annahmen: kein Direktverbrauch durch die Last am Tag, Speicherladung ausschließlich mit Energie oberhalb der Einspeisegrenze, vollständige Speicherentladung in der Nacht
Betriebsstrategien für PV-Speichersysteme Speicherung Netzeinspeisung Abregelung Einspeisegrenze Feste Einspeisebegrenzung durch Abregelung Feste Einspeisebegrenzung Dynamische Einspeisebegrenzung Eigenverbrauchsopt. Netzoptimiert Prognosebasiert 13
jahresmittlere Abregelungsverluste Einfluss der Betriebsstrategie auf die Abregelung 8 7 6 PV-System ohne Eigenverbrauch PV-System mit Eigenverbrauch PV-Speicher mit fester Einspeisegrenze durch Abregelung PV-Speicher mit dynamischer Einspeisegrenze 5 4 3 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 maximale Einspeiseleistung in kw/kwp 14 PV-Leistung 5 kwp, nutzbare Speicherkapazität 5 kwh, Strombedarf 5,3 MWh/a
Schlussfolgerungen 15 Installierte PV-Leistung >200 GWp und jährlicher PV-Zubau >10 GWp in Deutschland notwendig. Zielkorridor im EEG für den PV-Zubau sollte zukünftig auf die maximale Wirkleistungsabgabe (AC) bezogen werden. Einsatz von Batteriespeichern in photovoltaischen Eigenverbrauchssystemen zur Einspeisebegrenzung vorteilhaft. Kompromiss zwischen Einspeisegrenze, Speichergröße und Abregelung erforderlich. Durch Einbeziehung von Prognosen in den Betrieb von PV- Speichersystemen lassen sich die Abregelungsverluste minimieren. Begrenzung der Einspeiseleistung von PV-Speichersystemen auf 0,4 kw/kwp bei vertretbaren Abregelungsverlusten möglich. Batteriespeicher können somit zur Erhöhung der installierbaren PV-Leistung beitragen. pvspeicher.htw-berlin.de