Batteriealterung Batteriemodelle Batteriediagnostik Batteriepackdesign Elektromobilität Stationäre Energiespeicher Energiesystemanalyse Markt- und Technologieentwicklung dezentraler Solarstromspeicher und deren Einsatzmöglichkeiten Energieberatertag Saar 2017 28.09.2017, Saarbrücken Jan Figgener, David Haberschusz, Kai-Philipp Kairies, Dirk Uwe Sauer Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik
RWTH Aachen: Im Herzen Europas ~ 50.000 Studenten ~ 6.000 Wissenschaftler und Professoren 2
Weltweit führend in Batterieforschung Der Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik ist Europas größte öffentliche Forschungseinrichtung für Batteriespeichersysteme. Über 80 Wissenschaftler Über 80 Bachelor- und Masterstudenten Über 600 Batterietestkreise bis zu 240 kw Drei Forschungsgruppen decken die gesamte Wertschöpfungskette von modernen Speichern ab: Modellierung und Lebensdaueranalyse Batteriesystemtechnik und Fahrzeugintegration Netzintegration und Speichersystemanalyse Vorbereitung einer Li-Ionen Batteriezelle Der Lehrstuhl bildet durch 6 Vorlesungen und Seminare zum Thema Batteriespeichersysteme an der RWTH Aachen die nächste Generation Batteriespezialisten aus. Batterieprüfequipment am Institut 3
Weltweit führend in Batterieforschung 4
2015: Mehr PV-Speicher als Elektroautos in Deutschland [1] [2] 12.363 Neuzulassungen von Elektrofahrzeugen Ca. 16.000 installierte PV-Speicher [1] http://uk.reuters.com/article/us-autoshow-frankfurt-merkel-eu-idukbre98b0sz20130912 [2] http://www.stadtwerke-bamberg.de/energie/erneuerbare-energien/wir-suchen-dachflaechen-fuer-solaranlagen.html 5
2016: Doppelt so viele PV-Speicher wie Elektrofahrzeuge [1] [1] [14] [2] 11.410 Neuzulassungen von Elektrofahrzeugen Ca. 22.500 Neuinstallationen von PV-Speicher [1] http://media0.faz.net/ppmedia/aktuell/wirtschaft/1118589657/1.4015624/article_multimedia_overview/e-autos-des-carsharing.jpg [2] https://www.ibc-solar.de/eigenheim/ 6
Motivation: Steigerung des Eigenverbrauchs Verfügbarmachung von Solarstrom abends/nachts Absicherung gegen steigende Strompreise Eigener Beitrag zur Energiewende $$ Bild: ayutaroupapa - Fotolia.com 7
Jahresbericht zum Speichermonitoring Ergebnisse des Jahresberichts entsprechen den heute gezeigten Analysen PDF Version zum freien Download auf www.speichermonitoring.de 8
Förderprogramm für Speicher auf Bundesebene Förderung von netzdienlichen PV-Speichern durch KfW-Bank und BMWi [2] 10 Jahre Zeitwert- Ersatzgarantie [1] Begrenzung der maximalen Einspeiseleistung auf 50 % [1]: http://www.select-renewables.co.uk/earn-money [2]: https://www.zazzle.de/lithium+cell+phone+battery+geschenke Fördervolumen: 30 Mio von 2016 bis 2018 Aktuelle Förderquote: 16 % (degressiv) 9
Agenda Marktentwicklung Volumen und Verteilung Systemdesign Preise und Marktanteile Energieflüsse Erzeugung und Verbrauch Volkswirtschaftliche Effekte [2] Hochauflösende Vermessung Batterieeffizienz Belastungen und Wirkungsgrade Ramping 10
Kumulierte Anzahl Entwicklung installierter PV-Speicher in Deutschland (Stand: April 2017) Schätzung Zeit * Auswertung bis April 2017 11
Anzahl Neuinstallationen Neuinstallationen PV-Speicher (Stand: April 2017) Zeit * Auswertung bis April 2017 12
Verteilung deutscher Solarstromspeicher (Verteilung nach KfW-Anteil, Stand: April 2017) Absolute Anzahl (insgesamt ca. 61.300 Systeme) Pro 100.000 Haushalte 13
Anteil Neuinstallationen [%] Batterietechnologien KfW-geförderter Solarstromspeicher Halbjahr *H1 13: Wenige Daten *H1 17: Auswertung bis April 2017 14
Durchschnittliche Batteriekapazität [kwh] Entwicklung der mittleren Speicherkapazitäten 2013 2014 2015 2016 2017* *H1 17: Geringe Anzahl an Bleisystemen 15
Entwicklung der Endverbraucherpreise (Systempreise inkl. MwSt.) Preis pro nutzbare Kilowattstunde [ /kwh] Halbjahr * H1 13: Wenige Systeme * H1 17: Wenige Bleisysteme und Auswertung bis April 2017 16
Marktanteil nach KfW-Förderung [%] Marktanteile KfW-geförderter Solarstromspeicher (Mai 2013 bis April 2017) Sonnen DEV E3/DC SMA LG Samsung Nedap Fronius IBC VARTA Hersteller 17
Anteil [%] Motivation der KfW-geförderten Käufer 18
Erfahrungen der KfW-geförderten Käufer *Auswertung bis April 2017 19
Wirtschaftliche Erwartungen der KfW-geförderten Käufer *Auswertung bis April 2017 20
Agenda Marktentwicklung Volumen und Verteilung Systemdesign Preise und Marktanteile Energieflüsse Erzeugung und Verbrauch Volkswirtschaftliche Effekte [2] Hochauflösende Vermessung Batterieeffizienz Belastungen und Wirkungsgrade Ramping 21
Anteil [%] Verteilung der PV-Erzeugung pro kwp Jährliche PV-Erzeugung [kwh/(kwp*a)] Info: Ca. 50 % der PV-Erzeugung wird lokal verbraucht (Eigenverbrauchsquote) 22
Anteil [%] Verteilung des Stromverbrauchs der Haushalte Jährlicher Stromverbrauch [kwh/a] Info: Ca. 60 % des Stromverbrauchs wird vom PV-Speicher gedeckt (Autarkiegrad) 23
Direkte Effekte eines vermehrten Eigenverbrauchs von Solarstrom auf Steuern und Umlagen Wahl der Besteuerung bei Installation Kleinunternehmerregelung Regelbesteuerung Umsatzsteuer auf Kauf der PV-Anlage und des Speichers Umsatzsteuer auf Eigenverbrauch und Einspeisung 24
Monetärer Betrag [Mio. ] Direkte Effekte auf Steuern und Umlagen Kleinunternehmerregelung (jährlich) Vergleich 2014, 2015 2016 25
Monetärer Betrag [Mio. ] Direkte Effekte auf Steuern und Umlagen Regelbesteuerung (jährlich) Vergleich 2014, 2015 2016 26
Agenda Marktentwicklung Volumen und Verteilung Systemdesign Preise und Marktanteile Energieflüsse Erzeugung und Verbrauch Volkswirtschaftliche Effekte [2] Hochauflösende Vermessung Batterieeffizienz Belastungen und Wirkungsgrade Ramping 27
Installation der ersten hochauflösenden Messsysteme 20 Systeme im Feld! 28
Installation Senec Home G2 100 Mio. Datenpunkte pro Tag! 29
Batterieeffizienz [%] Effizienz der Batterien über Messzeitraum Energie: Output / Input Messung an Batterieklemmen (DC) Nummer des Speichersystems 30
BAT2AC Quelle Grafik: HTW Berlin; Definition: F. Niedermeyer et al. Innovative Performancetests für PV-Speichersysteme zur Erhöhung der Autarkie und des Eigenverbrauchs 31
Kum. Anteil Energie [%] Anteil Energie [%] Belastungshäufigkeiten BAT2AC Leistung [% Nennleistung des Batteriewandlers] Leistung [% Nennleistung des Batteriewandlers] 32
Wirkungsgrad [%] BAT2AC Wirkungsgrade verschiedener Systeme Leistung [% Nennleistung des Batteriewandlers] 33
Einspeiseleistung Entstehen durch PV-Speicher Ramping Probleme? Bild des Speichers: ayutaroupapa - Fotolia.com 34
Leistung [MW] Leistungsgradient [MW/15min] Leistungsverlauf und Gradienten Skaliert auf PV-Anlagen mit Speicher in ganz Deutschland (60.000 Stück) Speicher senken PV-Einspeiserampen & Mittagsspitzen Netzentlastender Effekt in den NS-Netzen Uhrzeit [hh:mm] Uhrzeit [hh:mm] 35
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt Wir danken Jan Figgener Tel.: +49 241 80-49312 jan.figgener@isea.rwth-aachen.de www.speichermonitoring.de Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Dirk Uwe Sauer RWTH Aachen University Förderkennzeichen 03ET6117 Jägerstraße 17/19 52066 Aachen GERMANY www.isea.rwth-aachen.de