Prognosebasierte Batterieladung zur Reduktion der Netzeinspeiseleistung von Photovoltaik-Systemen Johannes Weniger, Joseph Bergner, Tjarko Tjaden, Volker Quaschning Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin Symposium Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende, Berlin, 2. Juli 2015 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)
2 Potenzial der solaren Stromversorgung ohne Speicher
Potenzial der solaren Stromversorgung ohne Speicher Szenario E-Mobilität und E-Heizung Energiespar-Szenario 3
Leistung in GW Zukünftige solare Erzeugungsspitzen im Sommer 140 200 GWp 140 GWp 80 GWp 40 GWp Verbrauch 120 100 80 60 40 20 4 0 01.06 02.06 03.06 04.06 05.06 06.06 07.06 08.06 Daten: ENTSO-E (Verbrauch und Erzeugung bei rund 40 GWp)
max. Einspeiseleistung in kw/kwp Regulatorische Anreize zur Einspeisebegrenzung 0,8 0,7 0,6 0,5 EEG 2012 EEG 2014 Alte rna tiv zum Einspeisemanagement für P V-Systeme < 30 kwp KfW-Programm für PV-Speicher Förde rvoraussetzung Weiterführung KfW-Programm Vorschlag 0,4 0,3 0,2 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 5
Strategien für PV-Speicher zur Einspeisebegrenzung Speicherung Netzeinspeisung Abregelung Einspeisegrenze Frühzeitige Batterieladung Prognosebasierte Batterieladung Beitrag zur Netzentlastung sehr gut Vermeidung von Abregelungsverlusten gut Steigerung der Eigenversorgung schlecht 6
Umsetzung prognosebasierter Ladestrategien adaptives Prognoseverfahren Prognosewerte Messwerte Optimierung optimale Ladeleistung Regelung korrigierte Ladeleistung System aktueller Ladezustand 7
Einfluss der Strategien auf die Abregelungsverluste + mit Direktverbrauch + + frühzeitige Batterieladung + + prognosebasierte Batterieladung 0% 5% 10% 15% 20% 25% mittlere Abregelungsverluste 8 PV-Leistung 5 kwp, Speicherkapazität 5 kwh, Jahresstrombedarf 5000 kwh, Einspeisegrenze 0,5 kw/kwp
Einfluss der Strategien auf die Abregelungsverluste + mit Direktverbrauch -6% + + frühzeitige Batterieladung + + prognosebasierte Batterieladung 0% 5% 10% 15% 20% 25% mittlere Abregelungsverluste 9 PV-Leistung 5 kwp, Speicherkapazität 5 kwh, Jahresstrombedarf 5000 kwh, Einspeisegrenze 0,5 kw/kwp
Abregelungsverluste Einfluss der Strategien auf die Eigenversorgung 10% 9% 8% frühzeitige Batterieladung prognosebasierte Batterieladung mit adaptiven Prognosen prognosebasierte Batterieladung mit perfekten Prognosen 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% adaptive Prognosen perfekte Prognosen 10 0% 50,0% 50,5% 51,0% 51,5% 52,0% 52,5% 53,0% Autarkiegrad PV-Leistung 5 kwp, Speicherkapazität 5 kwh, Jahresstrombedarf 5000 kwh, Einspeisegrenze 0,5 kw/kwp
Abregelungsverluste Einfluss der Strategien auf die Eigenversorgung 10% 9% 8% frühzeitige Batterieladung prognosebasierte Batterieladung mit adaptiven Prognosen prognosebasierte Batterieladung mit perfekten Prognosen 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% adaptive Prognosen perfekte Prognosen 11 0% 50,0% 50,5% 51,0% 51,5% 52,0% 52,5% 53,0% Autarkiegrad PV-Leistung 5 kwp, Speicherkapazität 5 kwh, Jahresstrombedarf 5000 kwh, Einspeisegrenze 0,5 kw/kwp Einspeisevergütung 12 ct/kwh, Strombezugspreis 28 ct/kwh
Messwerte aus dem Plusenergie-Solarhaus der HTW 13 PV-Leistung 4,6 kwp, Speicherkapazität 5,7 kwh
Schlussfolgerungen Durch Einbeziehung von PV- und Lastprognosen können Solarstromspeicher netz- und eigenversorgungsoptimiert betrieben werden. Der prognosebasierte Speicherbetrieb lässt sich auf Basis von lokal erstellten Prognosen umsetzen und ist für den Anlagenbetreiber finanziell vorteilhaft. Solarstromspeicher können ohne zentrale Steuerung zur Netzentlastung beitragen. Begrenzung der Einspeiseleistung von PV-Speichersystemen auf 0,5 kw/kwp ist mit prognosebasierter Batterieladung bei vertretbaren Abregelungsverlusten möglich. Batteriespeicher können somit zur Erhöhung der im Netz installierbaren PV-Leistung beitragen. Zur Umsetzung der Energiewende ist in Deutschland eine installierte PV-Leistung von mindestens 200 GWp notwendig. 14 pvspeicher.htw-berlin.de
http://pvspeicher.htw-berlin.de/solarspeicherstudie 15 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)