Elektromobilität im Handwerksbetrieb Systemintegration - Bio-Bäckerei Gürtner - Regierung von Oberfranken
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Elektromobilität im Handwerksbetrieb
Systemintegration - Bio-Bäckerei Gürtner
Dr. Wolfgang Christl, Handwerkskammer für München und Oberbayern
26.11.2019, Elektromobilität in der betrieblichen Praxis, Informationsveranstaltung zur
Energiewende Oberfranken, Regierung von Oberfranken, Kloster Banz
1
Fossile Geschäftsmodelle bergen mittelfristig wirksame Kostenrisiken
Klimapaket: CO2-Bepreisung in Wärmemarkt (und Verkehr)
• Wirkung der Gesetzgebung auf ist aufschiebend und
erhöht die Unsicherheit bei Investitionsentscheidungen.
• Zitat Artkel GEB: „Wie es dann preislich ab 2027
- CO2-Preis und Zertifikatehandel im Klimaschutzpaket der
weitergeht, ist noch offen. Nach allen Prognosen ist
Bundesregierung
Vorschlag der führen zu mittelfristig wirksamen Kostenrisiken.
jedoch zu erwarten, dass es bis dahin die in den Sektoren
Wissenschaft
Wärme und Verkehr betroffenen Bereiche nicht
gemeinsam schaffen werden, die jährliche festgelegte
- Machen Sie sich frei von fossilen Geschäftsmodellen.
maximale Emissionsmenge zu unterschreiten. Es ist
deshalb zu vermuten, dass sich 2026 sehr schnell ein
Das könnte Ihr Weg sein! Preis in der Nähe des Höchstpreises abbildet. In welchem
- Nutzen Sie die Möglichkeiten! 0 Euro
Rahmen die Politik den Preiskorridor dann für 2027ff
nach oben erweitert oder ihn abschafft, ist heute nicht
Bild und Quelle: Gebäude-Energieberater, GEB-Newsletter 21 -2019 vom 08.10.2019
abschätzbar.“
2
Klimakrise, Energiewende, Innovation – was ist sicher?
Die Zukunft ist:
- elektrisch
- intelligent
- dezentral + Sektorkopplung und synthetische Kraftstoffe
Quelle: NPE, Zwischenbericht der Arbeitsgruppe 3 , Ladeinfrastruktur und Netzintegration, Berlin,
30.11.2010, Seite 14, Abbildung Integration Elektromobilität in das Smart Grid
3
Elektromobilität in der Bio-Bäckerei Gürtner
Motivation und Vorgeschichte
4
Bio-Bäckerei Gürtner – Motivation und Zielsetzung
• Der hohe Nachhaltigkeitsanspruch der Bio-Bäckerei Gürtner begründet ein frühes Interesse an
Elektromobilität.
• Langfristig wird eine Umstellung des gesamten Fuhrparks gewünscht.
• Geringe Verfügbarkeit von Fahrzeugen und hohe Anforderungen an Reichweite und Batteriekapazität
erfordern intensive Recherchen und perspektivisches Vorgehen.
• Besonderheiten des Lastgangs der Bäckerei sind im Detail zu untersuchen. Ein weiterer Ausbau der
bestehenden PV-Anlage soll betrachtet werden.
• Wege zur schrittweisen Ertüchtigung des Betriebes für die Umstellung auf Elektrofahrzeuge sind
aufzuzeigen.
5
Systemintegration Elektromobilität Bio-Bäckerei Gürtner
Historie und Gliederung
2017 - Projektarbeit „Berater/in für Elektromobilität (HWK)“ – Handwerkskammer
• Mobilitätsanalyse, Anforderungen und Verfügbarkeit von Fahrzeugen
• Grobkonzepte für die Integration der Flotte in die Energieversorgungsstrukturen
(Netzintegration; Versorgung mit eigenerzeugtem Strom: stationärer Batteriespeicher)
2018 – Lastganganalysen - Hochschule München
• Vor-Analyse 1/4h-Werte Energieversorger, Lastgangmessung Betrieb und PV (hohe Auflösung)
• Lastverschiebungspotenziale, Einsatz stationärer Speicher, Elektromobilität
2018 – Förderantrag „Sofortprogramm Saubere Luft“ – Handwerkskammer
• 3 Fahrzeuge und Ladeinfrastruktur
2019 – Detaillierte Analyse aller Verbraucher im Betrieb - Masterarbeiten Hochschule München
2020 – Umsetzung
• Ladeinfrastruktur mit Lastmanagement, erste Fahrzeuge, dauerhaftes Monitoring
6
Fuhrpark, Ladezone, Stellplätze
4 Transporter, 1 Großraumlimousine für Nachlieferungen
Überdachte Ladezone – Beladung rückwärtig
betonierter Vorplatz
Beladung in Sequenz
Mitarbeiter parken ihre Fahrzeuge auf Vorplatz
Bilder: Christl
7
Mobilitätsanalyse: Bio-Bäckerei Gürtner – RX544 Citroen Jumper – 11,5 m³
Ø
Ø / Plan / Ausreißer [km/d]
80 / 110 / 130
Detailanalyse Fahrprofil RX544:
Tagesdistanzen • Niedrigste mittlere Tagesfahrleistung
• Höchste Plan-Fahrleistung 110 km/d
• Erste Fahrt 40 km
P
• Zweite Fahrt 70 km
• Maximale Tagesfahrleistung wegen
dritter Fahrt 20 km um 15:00 h
aussichtsreiches Profil
Verteilung der Tagesdistanzen
Quelle Grafische Darstellungen: [1] A. Waclaw, TU München, Mobilitätsanalyse bg_rx544@wch.de | 28.02.2017
8
Bio-Bäckerei Gürtner - Tagesfahrleistung und Energieverbrauch 4 Fahrzeuge
9
Elektromobilität in der Bio-Bäckerei Gürtner
Verfügbarkeit Fahrzeuge 2019/2020
10ePKW: Batteriekapazität / Reichweite / Preis Stand: 04.11.2019 www.goingelectric.de/elektroautos/
Marke Typ Batteriekapazität (kWh) Reichweite WLTP (km) Basis-Preis (€) Aufpreis / 10 kWh (€)
OKL:
Audi etron 95 400 79.900
Jaguar I-Pace 90 480 77.850
Mercedes EQC 80 471 (NEFZ) 71.281
Porsche Taycan 93 / 93 450 / 412 152.136 / 185.456
Tesla Model S 100 / 100 610 / 590 87.780 / 103.680
Tesla Model X 100 / 100 505 / 485 92.680 / 108.580
MKL:
Tesla Model 3 62 / 80 / 80 409 / 560 / 530 46.770 / 54.770 / 58.770 4.440
UKL:
BMW i3 42 310 38.000
Hyundai Kona 39 / 64 289 / 449 34.600 / 39.000 1.760
Kia e-Niro 39 / 64 289 / 455 34.290 / 38.090 1.520
Mini Mini Cooper SE 32 270 32.500
Nissan Leaf 40 / 62 285 / 385 36.800 / 44.700 3.590
Opel Ampera-e 60 423 42.990
Opel Corsa-e (QI/2020) 50 330 29.990
Peugeot e-208 50 340 30.450
Renault ZOE 41 / 52 316 / 390 29.990 / 31.990 1.810
VW ID.3 (QIII/2020) 45 / 58 / 77 330 / 420 / 550 29.900 / 39.900 / ? 7.690
City-Car:
e.GO Life 20 / 40 / 60 14 / 17 / 23 100 / 113 / 145 15.900 / 17.400 / 19.900 5.000 / 4.160
Skoda Citigo e iV 32 260 20.950
Smart fortwo electric drive 17 132 21.940
VW e-up 32 260 21.975
11eTransporter (> 8 m³): Eigenschaften und Verfügbarkeit Stand: 11.09.2019
Marke Typ Volumen (m³) Batteriekapazität (kWh) Tour max. (km) Leistung AC/DC (kW)
verfügbar: konservativ mit Reserven
SAIC Maxus EV80 Abverkauf Maske 10,2 / 11,4 56 125 6,6 / 60
I SEE Umrüster Opel e-Movano Lieferzeit 4 Monate 8,0 / 13,9 40 / 55 125 22 / optional
Streetscooter Work L Abverkauf Henne Unimog 8,0 40 100 2,8 / -
VW eCrafter auf Anfrage 11,3 35 85 7,2 / 40
Renault Master 8 bis 13 33 75 2,3 / -
angekündigt:
Streetscooter Work XL Ford QIV/2019 20 76 170 11 / -
Citroen/Peugeot Jumper/Boxer QIV/2019 L1/L2 / L3/L4 225 / 270 km NEDC
(ABT Umrüster ) VW T6.1 QIV/2020 (5,8 – 6,7) 74 220
Lada/Joylong EF5 10/2019 9,6 74 200
Fiat Ducato 2020 10 bis 17 47 / 79 110 / 170 ?/?
Voltia Umrüster Jumper/eVan k3 Verfügbarkeit? 10,5 38 / 59 / 80 90 / 130 / 170
MB eSprinter QII/2020 10,5 41 / 55 100 / 125 7,2 / 40
Streetscooter TBZ - BV1 neues Modell kommt 17,5 40 100 11 (neu) / -
(ABT Umrüster ) VW T6.1 QII/2020 (5,8 – 6,7) 37 110
12Elektromobilität in der Bio-Bäckerei Gürtner
Netzintegration und Lastmanagement
13Bio-Bäckerei Gürtner – Netzintegration 4 Fahrzeuge (Lastgang vom 02.01.2016)
14Bio-Bäckerei Gürtner – Leistungsmessung Hochschule München
Vorschlag Spitzenlastreduzierung durch Lastverschiebung
Bild: Schwindl, Hochschule München: Prozessabhängige Energieverbrauchsanalyse in der Bäckerei Gürtner, München, 29.06.2019
15Bio-Bäckerei Gürtner – Leistungsmessung Hochschule München
Leistungsmessung
Freitag 13.10.2017:
• Summenleistung Betrieb –
PV-Ertrag
• Hohe Abtastraten sind für
Identifikation und Steuerung
von Verbrauchern relevant
• Abrechnung erfolgt in ¼-h-
Werten
=> Bereinigung der
Residuallast in Last und
Erzeugung ist wichtig für die
Systemanalyse
Bild: Prof. Schramm, Hochschule München: Auswertung Messdaten 2017 vom 20.11.2017
16Elektromobilität – Intelligente Steuerungen begrenzen die Spitzenlast
… in Unternehmen, Tiefgaragen, Einkaufszentren, … :
• Brennpunkt aktueller Entwicklungen bei Hard-/Softwareanbietern und Dienstleistern.
• In 2019 deutlich verbreitertes Lösungsangebot.
• Pilotinstallationen entstehen; Transparenz und Erfahrungsaustausch wünschenswert.
• Welche Funktionen ermöglichen die Automobilhersteller mit der nächsten Produktgeneration?
• Welche E-Mobility Provider werden überleben und was bieten sie wem?
• Welche Potenziale der Systemintegration in dezentrale Energieversorgungsstrukturen eröffnen sich?
Bilder: Christl, Pilotinstallation und Unterlagen Hardy Barth emobilität, 08/2017
17Elektromobilität in der Bio-Bäckerei Gürtner
Dezentrale Systemintegration Erneuerbarer Energien
18Bio-Bäckerei Gürtner: PV - Bestandsanlage
Berechnung Einstrahlung 2014
Peakleistung: 24.080 Wp
Oberes Modulfeld: 40*215 Wp = 8.600 Wp
Unteres Modulfeld: 72*215 Wp = 15.480 Wp
Ertrag 2014: 23.318 kWh
Spezifischer Ertrag 968 kWh/kWp
Verlust aus Neigung/Ausrichtung ca. 8%
Einstrahlung: 1.052 kWh/kWp
W O
22° 8°
19Bio-Bäckerei Gürtner – Lastgangmessung Hochschule München
Wirkung der PV-Anlagen auf die Residuallast des Betriebes 09.-23.05.2018
• Maximalleistung PV 20 kW
• Durchschnittlicher PV-Ertrag im Mai ca. 125 kWh/d
• PV-Ertrag senkt Residuallast zur Mittagszeit auf
nahe Null (blaue Linie; mehr PV führt zu
Bild: Prof. Schramm, Hochschule München: Auswertung Messdaten PV und Betrieb 05/2018 vom 24.05.2018 Einspeisung)
20Bio-Bäckerei Gürtner: Neue PV - Hofüberdachung
W 22° 8° O
25°
4,0 m 12,6 m
2,5 m
12 m
Berechnung Ertrag Hofüberdachung
Hoffläche: 13 m S/N * 12 m W/O =156 m² => Dachfläche 13 m * 12,6 m => 13*8 = 104 Module (1660*990 mm)
Modul monokristallin 300 Wp/Modul => PV-Ertrag = 104 * 300 Wp * 1.052 kWh/kWp*a * 0,91 = 29.860 kWh/a
Glasüberdachung 200 Wp/Modul => PV-Ertrag = 104 * 200 Wp * 1.052 kWh/kWp*a * 0,91 = 19.912 kWh/a
21Bio-Bäckerei Gürtner – Versorgung 4 Fahrzeuge mit PV-Zubau (Beispieltag)
Zubau PV 50 kWp (Ost):
• Hohe Ladeleistung 22 kW
verbessert den
Eigenverbrauch.
• PV-Ertrag reduziert
Lastgang Betrieb in
Stunde 14 auf Null.
• Alle Fahrzeuge können
ohne Abregeln durch das
Lastmanagement
geladen werden.
• Kommt eine Wolke muss
das Lastmanagement
schnell reagieren.
22Elektromobilität in der Bio-Bäckerei Gürtner
Peakshaving und Eigenversorgung mit stationärem Batteriespeicher
23Bio-Bäckerei Gürtner – Eigenschaften stationärer Batteriespeicher
Akasol neeoSYSTEM:
• 5 kWh nutzbare Batteriekapazität/Modul
• 27,5 kWh – 137,5 kWh
• 98% Wirkungsgrad
• 7.000 Zyklen bei 90% DoD und 1C
• 2017: 925 €/kWh
Quelle: http://www.akasol.com/neeo/de/neeo-system
C.A.R.M.E.N: Marktübersicht Batteriespeicher
TESLA – Powerwall:
https://www.carmen-ev.de/sonne-wind-co/stromspeicher/batterien/813- • DC: 13,5 kWh, 7 kW, 350 – 550 V, 14,3 A, Wirkungsgrad 91,8%
marktuebersicht-fuer-batteriespeichersysteme • AC: 13,2 kWh, 2,6 kW, 230 V; Wirkungsgrad 89%
• 2017: 500 €/kWh
TESLA – Powerpack:
• ab 50 kW, 210 kWh
• 2017: 500 €/kWh
Quelle: https://www.tesla.com/de_DE/energy
24Bio-Bäckerei Gürtner – Strombezug mit Peakleistung 08./09.02.2016
Detailanalyse Strombezug
in der Nacht der höchsten Leistung:
• >94 kW (-7 kW) 12 mal => max. 3,5 kWh:
• >87 kW (-14 kW) 42 mal => max. 7,0 kWh
• >80 kW (-21 kW) 261 mal => max. 10,5 kWh
• >73 kW (-28 kW) 4062 mal => max. 18,3 kWh
Vor endgültiger Dimensionierung des
Batteriespeichers sollte eine
sekundengenaue Lastgangmessungen
durchgeführt werden.
25Bio-Bäckerei Gürtner – Systemintegration Elektromobilität
Peakshaving und Lastmanagement am 23.05.2018
Peakshaving
30 kW
• 23.05.2018 zeigt eine vergleichsweise niedrige
Residuallast – Lastmanagement erforderlich (Wolken!)
• Peakshaving 30 kW über stationären Speicher oder
bidirektionales Laden eines Fahrzeuges, das in der
Bild: Prof. Schramm, Hochschule München: Auswertung Messdaten 2017 vom 20.11.2017 Nacht nicht genutzt wird (Wirtschaftlichkeit)?
26Bio-Bäckerei Gürtner – Voranalyse Hochschule München
Speichereinsatz zur Spitzenlastkappung auf Basis Jahreslastgänge 2015 und 2016
Wie groß muss Speicher sein (kWh), um
Welchen finanziellen Vorteil im Jahr kann
eine Spitzenkappung auf (60 kW : 100 kW) Wirkung Speicher (Mo. – Fr. in 2016)
man mit Speicher erreichen?
zu ermöglichen?
• Bis zu 22 kWh
Batteriekapazität ist 30 kW
Peakshaving
die Ersparnis durch
• In 2016 (P max. = 102 kW) Peakshaving in den
wird die Spitzenlast mit 22 Jahren 2016 und 2015
kWh Batteriespeicher auf 72 gleich.
kW reduziert. • Eigenverbrauch und PV-Eigenverbrauch
• 2015 P max. 95 kW => 65 kW Autarkie könnten für
größere Speicher
sprechen. 22 kWh
30 kW Leistungspreis
78,16 €/kW
2016
Bilder: Prof. Schramm, Hochschule München: Bio-Bäckerei Gürtner, Vor-Analyse Energieverbrauch und nächste Schritte, München, 20.04.2017
27Elektromobilität in der Bio-Bäckerei Gürtner
Detailanalyse Stromversorgung – Projekt Timeless
28Bio-Bäckerei Gürtner – Projekt Timeless der Hochschule München
Ziel A: Erfassung des Ist-Zustands der Bäckerei
• Erfassung und Bereinigung
vorhandener Informationen
(Befragung, Voruntersuchungen,
Messreichen (z.B. Stromversorger
– Residuallast), Infrastruktur
• 2.) Zeitlich begrenzte Erfassung
weiterer (hochaufgelöste)
Lastgänge zur
a) Verbrauchercharakterisierung
und –identifikation
b) Bewertung der Verbraucher
hinsichtlich Flexibilität im
Betrieb
c) Datenbasierende
Verbraucherbewertung
Bild: Prof. Schramm, Hochschule München: Projekt Timeless, 13.11.2019
29Elektromobilität – Einfach machen!
Weiterbildung, Erfahrungsaustausch und Beratung
30Netzwerk Elektromobilität: Einfach mitmachen … DAS HANDWERK
Antwortbogen zum Download:
Bild: Christl www.hwk-muenchen.de/netzwerk-emob
31Weiterbildungsprogramm Elektromobilität der Handwerkskammer
Kursangebot Termine
Eintägige Zertifikatskurse (je 8 UE)
ZK-1 Elektromobilität kennenlernen (Grundlagen für Laien) 12.11./11.12.2019, 27.01./12.02./09.03.2020
V5 Elektromobilität erleben (fahraktive Veranstaltung) 21.02.2020
ZK-2 Elektromobilität integrieren (3 Gruppen von Anbietern intelligentes Laden) 14.11./12.12.2019, 29.01./10.03.2020
V7 Elektromobilität regeln (Praxis intelligentes Laden; in Vorbereitung) offen
Gesamtkurs „Berater/in für Elektromobilität (HWK) – 6 Blockwochen; 240 UE
2020-1 (staatlich anerkannter Abschluss nach §42a der Handwerksordnung) 17.02.2020 (Beginn)
Details und Anmeldung über: www.hwk-muenchen.de/elektromobilitaet
32Elektromobilität – Baustein auf dem Weg zur Energieversorgung der Zukunft
Förderprojekt
Smart Advisor
„Die smarte Zukunft braucht
smarte Berater!“
Weiterbildung zu
Berater/in für
Elektromobilität (HWK)
Beraterliste Elektromobilität der Handwerkskammer
für München und Oberbayern
https://www.hwk-muenchen.de/74,3800,6363.html
Quelle: NPE, Zwischenbericht der Arbeitsgruppe 3 , Ladeinfrastruktur und Netzintegration, Berlin, 30.11.2010, Seite 14, Abbildung Integration Elektromobilität in das Smart Grid
33Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Handwerkskammer für München und Oberbayern
Sonderprojekte E-Mobilität
Dr. Wolfgang Christl
Max-Joseph-Str. 4
80333 München
Telefon: 089 5119 239
Fax: 089 5119 311
E-Mail: wolfgang.christl@hwk-muenchen.de
Internet: http://www.hwk-muenchen.de/74,3800,6363.html
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