Solarbatterien Welchen Beitrag können sie derzeit zu einer autarken Stromversorgung im Einfamilienhausbereich leisten? 28. November 2012 Bernd Schwartz
Inhalt 1) Rahmenbedingungen 2) Speichertechnologien 3) Speicherkonzepte 4) Wirtschaftlichkeit
Rahmenbedingungen Der elektrische Speicher wird zusammen mit einer Photovoltaikanlage betrieben Die Ausrichtung der PV-Anlage hat entscheidende Auswirkungen auf die Speicherung Die Interessen des Netzbetreibers (Netzmanagement) werden bei den vorgestellten Systemen nicht berücksichtigt
Rahmenbedingungen Interessen der großen Energieversorger
Rahmenbedingungen Die Entwicklung im Speichermarkt verlief schneller, als die Normung. Daher sind die anwendbaren technischen Normen für Speichersysteme noch nicht alle festgelegt. Für viele Spezifikationen, wie z.b.: Lebensdauer, Entladezyklus, gibt es noch keine einheitliche Angaben. Einige Hersteller wollen sich in einem Batterieverband auf einheitliche Definitionen einigen. Bis dahin sind die Anwender gefordert, selber genau zu vergleichen.
Inhalt 1) Rahmenbedingungen 2) Speichertechnologien 3) Speicherkonzepte 4) Wirtschaftlichkeit
Speichertechnologien Worin wollen Sie denn speichern Blei oder Lithium???
Speichertechnologien Die Auswahl an Speichern ist vielfältig: Quelle: Universität Cardiff
Speichertechnologien Wiederaufladbare Energiespeicher interne Speicherung externer Speicher SuperCaps Blei-Säure Brennstoffzelle Redox-Flow Blei-Gel NiCd NiMH Li-Ionen Li-Ionen-Polymer Li-Luft Li-Schwefel NaS ( Hochtemperatur ) PEM SOFC DMFC MCFC Vanadium Fe/Cr Br 2 /Cr NaNiCl ( Zebra, Hochtemperatur )
Speichertechnologien Die Lithiumspeicherfamilie LMO LCO NMC Kathodenmaterial LFP Anodenmaterial
Speichertechnologien Verschiedene Kathodenmaterialien bei Lithiumbatterien
Speichertechnologien Wichtige Parameter einer Batterie Entladetiefe Kosten Temperaturbereich Wirkungsgrad Leistungsdichte Batterie Selbstentladung Energiedichte Sicherheit Zyklenlebensdauer kalendarische Lebensdauer
Speichertechnologien Die Datenblattangaben der Hersteller sind unbedingt zu beachten Beispiel: Zyklenlebensdauer und Entladetiefe Quelle: L16REA
Speichertechnologien Die Datenblattangaben der Hersteller sind unbedingt zu beachten Beispiel: Zusammenhang Temperatur und Kapazität Quelle: L16REA
Inhalt 1) Rahmenbedingungen 2) Speichertechnologien 3) Speicherkonzepte 4) Wirtschaftlichkeit
Speicherkonzepte Netzgekoppeltes Photovoltaiksystem
Speicherkonzepte Eigenverbrauch mit Batterie Netzparallelbetrieb
Speicherkonzepte Eigenverbrauch mit Batterie Umschaltung Inselbetieb
Speicherkonzepte Photovoltaische Heizungsunterstützung Quelle: Quaschning, HTW Berlin
Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller Die Beispiele auf den folgenden Seiten stellen keine Verkaufsempfehlung dar. Sie sollen den Stand der Technik widerspiegeln.
Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller DC gekoppeltes, modulares Speichersystem, wie z.b. Nedap Quelle: Nedap
Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller All in One Lösung, wie z.b. Voltwerk Quelle: Voltwerk
Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller Modulare, sehr variable Lösung, wie z.b. Studer Quelle: Studer Innotec
Speicherkonzepte Konzepte einzelner Hersteller Smart-Home Komplettlösung von SMA Quelle: SMA
Inhalt 1) Rahmenbedingungen 2) Speichertechnologien 3) Speicherkonzepte 4) Wirtschaftlichkeit
Wirtschaftlichkeit Strompreisentwicklung
Wirtschaftlichkeit Entwicklung der Preise für Haushaltsbrennstoffe
Wirtschaftlichkeit Beispielrechnungen
Wirtschaftlichkeit Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012
Wirtschaftlichkeit Monatliche Eigenverbrauchsquote erzeugte kwh Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012
Wirtschaftlichkeit Netzbezug Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Monatliche Eigenverbrauchsquote Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012
Wirtschaftlichkeit Monatliche Eigenverbrauchsquote erzeugte kwh Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012
Wirtschaftlichkeit Monatliche Eigenverbrauchsquote erzeugte kwh Netzeinspeisung Eigenverbrauch mit Batterie Direkter Eigenverbrauch Quelle: SMA Ein Jahr Felderfahrung Staffelstein 2012
Wirtschaftlichkeit Verbrauchsanteil einzelner Gerätegruppen im Haushalt Quelle: Öko-Institut Transposestudie / Photovoltaik Eigenstromnutzung ISE Staffelstein 2012
Wirtschaftlichkeit Jährliche Lastabdeckung durch PV ohne Lastmanagement mit Lastmanagement Annahmen zum Lastmanagement: Quelle: www.deine-energiewende.de und Energieagentur NRW
Wirtschaftlichkeit Stromverbrauch nach Anwendungen im Haushalt sowie das Abdeckungspotenzial aus der PV-Eigenerzeugung Quelle: www.deine-energiewende.de und Energieagentur NRW
Wirtschaftlichkeit Bestimmung des Netzunabhängigkeitsgrades Haushalt mit 4700 kwh Jahresverbrauch
Wirtschaftlichkeit Bestimmung des Netzunabhängigkeitsgrades Haushalt mit 4700 kwh Jahresverbrauch Beispiel: 50% Unabhängigkeit lassen sich mit 7 kwp PV und 2,8 kwh Speicher erreichen
Wirtschaftlichkeit Alternative Bestimmung des Netzunabhängigkeitsgrades 2,8
Wirtschaftlichkeit Der Autarkiegrad wächst nicht linear mit dem Speicher 2 kwh 2 kwh 2 kwh
Wirtschaftlichkeit Mikroblockheizkraftwerke können eine sinnvolle Ergänzung zu PV- Batterielösungen darstellen Diverse Firmen bieten Kraft- Wärmekopplungslösungen an mit 15 bis 25 kw thermische und 1 bis 3 kw elektrische Leistung Erfahrungen werden derzeit in Musterprojekten gesammelt Quelle: www.remeha.de
Wirtschaftlichkeit Zusammenfassung 100% Netzunabhängigkeit werden realistisch nicht erreicht Netzparallelbetrieb und Eigenverbraucherhöhung ist sinnvoll Eine Rückspeisung von Batteriestrom in das Netz ist nicht empfehlenswert Die zugesicherten Eigenschaften der Batterien sind sorgfältig zu prüfen Wechselrichter und Batterie müssen aufeinander abgestimmt sein Es gibt keine Lösung, die für alle Anwendungsfälle passt
Empfehlenswerte Denkanstöße zum Thema Umwelt :
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit