Info Day 2017 Neues zu PV und E-Mobilität im Netz - Bregenz, 17. November 2017 Reinhard Nenning
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Info Day 2017 Neues zu PV und E-Mobilität im Netz Bregenz, 17. November 2017 Reinhard Nenning
Agenda 1. Erzeugungsanlagen - Aktuelles 2. Elektromobilität in Vorarlberg - Entwicklung 3. Netzintegration der Elektromobilität Info Day 2017 - Nenning Seite 2
Erzeugungsanlagen
Rundschreiben 1/2017 Anforderungen für Erzeugungsanlagen RS 1/2017 in allen Punkten verbindlich seit 1.10.2017 Q(U) ab 0,6kVA (cosφ= 0,9 kap. bis ind.) Geringe Änderung Entkupplungsschutzparameter Erzeugungsmessung (Blindstromverrechnung) P(U)-Regelung seit 1.10.2017 verpflichtend (Wechselrichterliste) Info Day 2017 - Nenning Seite 4
Zugelassene Wechselrichter (Liste) Fronius SMA Solaredge 3~ Solaredge 1~ (wird gerade untersucht) Kostal (Fehler werden gerade von der Entwicklung behoben) Kaco (Fehler werden gerade von der Entwicklung behoben) Sungrow (Testgerät eingetroffen) Sonnen DC /Steca (Warten auf fehlerfreie Firmware) Varta AC (wird noch untersucht) E3DC (wird noch untersucht) LG (DC) (wird in der nächsten Firmware Version Q(U) und P(U) können) Weitere Hersteller können bei Bedarf untersucht werden Info Day 2017 - Nenning Seite 5
Rundschreiben 1/2017 Erzeugungsmessung Bei blindstromkostenpflichtigen Anlagen mit Überschusseinspeisern Info Day 2017 - Nenning Seite 6
Rundschreiben 1/2017
P(U)-Regelung
Greift konzeptgemäß nur bei Netzumschaltungen/-fehlern
Vorteil: Anlage speist weiter (mit verminderter Leistung) ein, anstatt
sich direkt vom Netz zu trennen.
P/Pmax
Kennlinien Q(U) & P(U) für DEAs in der Niederspannung
Q/Qmax
100%
50%
0%
-50%
-100%
95% 96% 97% 98% 99% 100% 101% 102% 103% 105% 106% 107% 108% 109% 110% 111% 112% 113%
Wiederholt in Begrenzung? Kontakt mit Vorarlberg Netz aufnehmen
Info Day 2017 - Nenning Seite 7Eigenbedarfsoptimierung
Warmwasseraufbereitung mit PV (Siehe TOR D1 Kap.4)
Nicht zulässig: Phasenanschnittsteuerung über 200W
U
Netzspannung
Phasenanschnitt
t
Teilw. zulässig: Pulspaketsteuerung
U
Netzspannung
Pulspaketsteuerung
t
Zulässig: PWM-Steuerung
U
Netzspannung
PWM
t
Info Day 2017 - Nenning Seite 8Batteriespeicher Unsymmetrie Ist auf 3,68kVA zu begrenzen! Info Day 2017 - Nenning Seite 9
Überschussanlagen Geschäftspartner Geschäftspartner Verbrauchsanlage und Einspeiseanlage müssen die selben sein. Info Day 2017 - Nenning Seite 10
Änderung Voll- auf Überschusseinspeiser Meldung mittels Netzanschlussmeldung und WR-Report Idente Geschäftspartner Verbrauchsanlage und Einspeiser Q(U)-fähige Erzeugungsanlagen sind mit Q(U) zu betreiben, nicht Q(U)-fähige Bestandsanlagen können belassen werden Zusätzliche Erzeugungsmessung erforderlich bei blindstromverrechnungspflichtigen Verbrauchsanlagen. Info Day 2017 - Nenning Seite 11
Mieterstrommodell
ELWOG §16a
→
←
Zähler Erzeugung
(+EB)
→
Zähler 1
Teilnehmer A
→
Zähler 2
Teilnehmer B
Smart Meter notwendig →
Opt-Out nicht möglich! Zähler 3
Teilnehmer C
Zusätzliche Systemnutzungsentgelte:
(pro Teilnehmer)
Einrichtung bzw. Änderung: 20€
laufend: 6€/Jahr öffentliches Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 12Es darf kein Zähler rückwärts laufen Stark erhöhter Aufwand für alle Partner Unannehmlichkeiten für den Kunden (Steuerhinterziehung) Info Day 2017 - Nenning Seite 13
Wechselrichtertausch? Meldung mittels Datenblatt und Report Wechselrichter sind laut aktuellem Rundschreiben zu parametrieren (Q(U), P(U),…) Info Day 2017 - Nenning Seite 14
Elektromobilität
Elektromobilität in Vorarlberg
Entwicklung & Ziel Land Vorarlberg
Steigende
Anzahl der
Zulassungen für
reine Elektroautos
Polit. Ziel Land
Vorarlberg: 10.000
Elektroautos im
Jahr 2020 (5%)
Datenquelle: Statistik Austria
Info Day 2017 - Nenning Seite 16Blick in die Zukunft
Abschätzung Entwicklung Durchdringungsrate
Anteil Elektroautos – Hochrechnung von jährlichem Marktanteil
auf Fahrzeugbestand gesamt
Metastudie Elektromobilität - Hamburg · 9. Dezember 2016
25%
Deutlicher Investitionsbedarf im Netz
20% 19,7%
17,5%
15,7%
15% 13,8%
11,9%
Regionaler Investitionsbedarf im Netz 8,8%
10%
6,6%
5% 3,8%
2,0% 2,8%
0,8% 1,1% 1,5% 5,1%
0,3% 0,4%
0%
2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022Datenquelle:
2023 2024 Statistik Austria
2025 2026 2027 2028 2029 2030
Info Day 2017 - Nenning Seite 17Netzintegration von Elektromobilität Ziele 1. Elektromobilität funktioniert für Kunden einfach und problemlos 2. Die Investitionen und laufende Ausgaben für Autohersteller, Ladeinfrastruktur, Netze und Kunden müssen kosteneffizient sein 3. Alle anderen Geräte in den Stromnetzen müssen weiterhin klaglos funktionieren 4. Der notwendige Netzausbau muss zeitlich bewältigt werden können Info Day 2017 - Nenning Seite 18
Netzintegration von Elektromobilität
Privatbereich: „Laden mit kleiner Leistung schont Geldtasche und Batterie !“
1. Schutzkontaktstecker (1-phasig, 230 V) ~ 3 kW
Mit zugelassenem Notladekabel für Ausnahmefälle vorgesehen
Stromstärke meist 10 A (Problem der therm. Überlastung verbreitet)
2. Kraftsteckdose CEE (3-phasig, 400 V) ~ 11 kW
Nachteile: Sicherheit (DC-Fehlerstrom), eingeschränkte Leistungsfähigkeit,
für Netzregelung nicht geeignet mögliche Doppelinvestition
3. Wallbox (3-phasig, 400 V) Anwendung meist von 7 kW bis 22 kW
Empfehlung aus Komfort- und Sicherheitsgründen
Situativ höhere Ladeleistung mit Netzreglung möglich (abhängig von Netzlast)
Steuerleitung CAT 7 zwischen Zähler und Wallbox vorbereiten oder gleich legen
Beispiel: 4 kW Ladeleistung (20 kWh/100 km)
Ö – Durchschnitt: 40 km pro Tag Vollladung in ~ 2 Stunden
Pendler: 100 km pro Tag Vollladung in weniger als 5 Stunden Quelle: Vorarlberg Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 19Ladeinfrastruktur für Elektromobilität
Anschlussanfrage
https://www.vorarlbergnetz.at/downloads/at/2016-09-07_Anschlussanfrage_Formular.pdf
Netzanschlussmeldung
https://www.vorarlbergnetz.at/downloads/at/2016-09-21_Netzanschlussmeldung_Formular.pdf
Foto von der Stromeinstellung (Dippschalter) + Typenschild
https://www.vorarlbergnetz.at/downloads/at/Dokumentation-Ladestelle.pdf
Info Day 2017 - Nenning Seite 20Laden im Haushaltsbereich
Ladeleistungen
meist Wallboxen
11- und 22-kW
Deutliche Zunahme
der Energiemenge und
vor allem der
Leistungsspitzen
Zusätzliche
Häufung durch
Doppeltarif (22:00 Uhr)
Quelle: Vorarlberg Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 21Netzintegration von Elektromobilität
Vorstellbare Ladestrategien aus VNB-Sicht
Laden im Privatbereich, Einfamilienhäuser
Lokales Lastmanagement innerhalb einer Kundenanlage
Nächste Stufe: Lastmanagement durch VNB gesteuert
Mehrfamilienhäuser, Gewerbe (mehrere Anlagen je Anschluss)
Vielschichtig, individuell zu lösen
Öffentlicher, halböffentlicher Raum, Autobahnen
Schnellladestationen (hohe Leistung starker Netzanschluss),
Anforderung erlaubt kein Lastmanagement
Laden an Häufungsstellen (Parkhaus, Tiefgaragen,…)
Lokales Lastmanagement verhindert Lastspitzen
Quelle: Vorarlberg Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 22Netzintegration von Elektromobilität
Dimensionierung der Anschlussleitungen - Hauptleitung
Symbolbild:
Wohnung 1
Wohnung 2
Wohnung 3
Zuleitungen
HA
Hauptleitung
Zählerverteiler
Netzanschlusspunkt Energie- und Wallbox steuerbar
Netzanschluss Zusätzliche Steuerleitung
Hauptleitung Zählerverteiler
Verteilernetz Hausinstallation
Quelle: Vorarlberg Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 25Netzintegration von Elektromobilität
Dimensionierung der Hauptleitung
Die Summenleistung ist pro Bedarfsgruppe
zu bilden und mit den
Gleichzeitigkeitsfaktoren (GZF), in
Abhängigkeit von der Anzahl der
Wohneinheiten, zu multiplizieren.
VWE – Vollelektrifizierte WE
Anzahl (VWE + AWE) * 18 kW * GZF (4)
+
AWE – Allelektrifizierte WE
Anzahl AWE * Heizung (kW) * GZF (1, 3, 5)
+
Elektromobilität
Quelle: TAEV 2017, Vorarlberger Energienetze GmbH - Masterarbeit Lukas Schober FH Vorarlberg Anzahl E-Autos * Ladeleistung * GZF (2)
Simulationen mit realen Leistungsaufteilungen der Ladepunkte und statistischen Verbräuchen
Quelle: TAEV Vorschlag 2017
Info Day 2017 - Nenning Seite 26Netzintegration von Elektromobilität
Dimensionierung der Hauptleitung - Beispiel
1 Haus mit 5 WE, davon 3 VWE, 2 AWE (2 WE mit je 6 kW
Infrarotheizung und je 11 kW Ladestelle)
1. 5 WE je 18 kW * GZF (4) 90 kW * 0,42 GZF = 37,8 kW
2. 2 IR-Hzg. a 6 kW * GZF (3) 12 kW * 0,86 GZF = 10,3 kW
3. 2 Ladestellen a 11 kW * GZF (2) 22 kW * 0,90 GZF = 19,8 kW
Summe: 67,9 kW
Formel TAEV (3~) Betriebsstromstärke (mit cos=0,9) ~ 109 A
Auswahl NS-Kabel
Info Day 2017 - Nenning Seite 27Netzintegration von Elektromobilität
Dimensionierung der Anschlussleitungen - Zuleitungen
Symbolbild :
Wohnung 1
Wohnung 2
Wohnung 3
Zuleitungen
HA
Hauptleitung
Zählerverteiler
Netzanschlusspunkt Energie- und Wallbox steuerbar
Netzanschluss Zusätzliche Steuerleitung
Hauptleitung Zählerverteiler
Verteilernetz Hausinstallation
Quelle: Vorarlberg Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 28Netzintegration von Elektromobilität
Dimensionierung der Zuleitungen für VWE – 1 WE
Dementsprechend beträgt der Mindestquerschnitt für die Wohnungszuleitungen für
eine vollelektrifizierte Wohneinheit (VWE 18 kW)
5x10mm² Kupfer
Die nachfolgend angeführten Leiterquerschnitte sind Mindestquerschnitte und beziehen sich auf
eine maximal installierte Leistung pro Wohneinheit bei einer maximalen gleichzeitigen Belastung
von 18 kW für eine vollelektrifizierte Wohneinheit
Es wird darauf hingewiesen, dass durch die Häufung von Leitungen sowie bei größeren
Leitungslängen aus Gründen des Spannungsabfalls oder des notwendigen Schleifenwiderstandes
für die Einhaltung der Ausschaltbedingung ein höherer Querschnitt notwendig sein kann
Quelle: ÖVE/ÖNORM E-8016
Info Day 2017 - Nenning Seite 29Netzintegration von Elektromobilität
Dimensionierung der Zuleitungen für VWE – mehrere WE
Die jeweilige Anwendbarkeit
hinsichtlich
Belastbarkeit
Gleichzeitigkeitsfaktor
Schleifenwiderstand
Spannungsabfall
ist rechnerisch nachzuweisen.
Quelle: ÖVE/ÖNORM E 8016:2010
Info Day 2017 - Nenning Seite 30Netzintegration von Elektromobilität
Dimensionierung der Zuleitungen - Beispiel
1 WE mit Elektroheizung (6 kW) und Ladestelle (11 kW auf 1 Zähler)
kein Gleichzeitigkeitsfaktor, wenn kein Lastmanagement
1. 1VWE 5x10 mm² Kupfer (1 WE – 18 kW) ~ 29 A
2. 6 kW Elektroheizung zusätzlich ~ 10 A
Summe: ~ 39 A
Auswahl Kabel
3. Zusätzlich Elektromobilität (11 kW) ~ 18 A
Summe: ~ 57 A
Auswahl Kabel
Info Day 2017 - Nenning Seite 31Netzintegration von Elektromobilität
Lastansätze für Elektrofahrzeuge (11 kW Wallbox)
12 kW
11 kW
10 kW
9 kW
Leistung pro E-Auto
8 kW
7 kW mit Preisanreizen für Netz und/oder Energie ~ 6 kW
6 kW
5 kW
4 kW
3 kW ohne Preisanreize für Netz und/oder Energie ~ 2,5 kW
2 kW
1 kW
0 kW
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Elektrofahrzeuge (-)
Quelle: Vorarlberger Energienetze GmbH - Masterarbeit Lukas Schober FH Vorarlberg
Simulationen mit realen Leistungsaufteilungen der Ladepunkte und statistischen Verbräuchen
Info Day 2017 - Nenning Seite 32Netzintegration von Elektromobilität Dimensionierung von Wohnanlagen Varianten: A. Installation von mehreren Wallboxen als Gemeinschaftsanlage Häufigste Lösung – wird nachfolgend näher beschrieben B. Eine oder mehrere Wallboxen werden separat mit zusätzlichem Zähler montiert z.B. Wohnen 500 (leistbares Wohnen) mit 1-2 Stellplätzen (keine Tiefgarage) C. Eine Wallbox wird auf Top-Zähler der Wohnung installiert Grundsätzlich möglich, technisch nur selten durchführbar, Problematik mit dem Wohnungseigentumsgesetz (WEG), Umsetzung Mieterstrommodell sehr erschwert Info Day 2017 - Nenning Seite 33
Netzintegration von Elektromobilität
Wohnanlagen Variante A – „Gemeinschaftsanlage“ - Bestand
Hausanschluss Eigene Zähleinrichtungen für den Ladestellenbetrieb von Dritten
Ergänzende techn. Maßnahmen bei Ausführung von Var B) und Var C)
Wallbox 1 Schaffung eines zusätzlichen Zählerverteilers bzw. Schaffung von
Zähler Leistungs- entsprechenden Platzreserven
regelung
k
W Wallbox 2 Verfügbare Leistung resultiert durch bestehende Anbindung und
h
Leistungsregelung
Leistung Wohnbauträger:
Wallbox 3 Mehrkosten für Netzzutrittsentgelt
Zähler Lehrverrohrung bzw. Kabeltrassen zu den Stellplätzen
k
W Wohnung 1 Leistung Dienstleister:
h
Übernahme Netzbereitstellungsentgelt
Zähler
Kosten für Verteilerschrank, steuerbare Wallboxen und Elektroinstallation
k
W
h
Wohnung 2 Übernahme von Betrieb, Instandhaltung und Störungsbehebung
Zähler Kosten für Kunde:
k
W
h
Wohnung 3 Miete pro Monat für Installation und Nutzung
Wohnblock
Folgen:
Datenquelle: Vlotte, Vorarlberg Netz
Leistungsspitzen können reduziert werden
Info Day 2017 - Nenning Seite 34Netzintegration von Elektromobilität
Wohnanlagen Variante A – „Gemeinschaftsanlage“ - Neubau
Hausanschluss Eigene Zähleinrichtungen für den Ladestellenbetrieb von Dritten
Leistung für Elektromobilität wird bei Netzzutritt vorgesehen
Wallbox 1 Leistung bis zu 22 kW durch Leistungsregelung möglich
Leistungs-
Zähler
regelung
k
W
h
Wallbox 2 Leistung Wohnbauträger:
Mehrkosten für Netzzutrittsentgelt
Wallbox 3 Lehrverrohrung bzw. Kabeltrassen zu den Stellplätzen
Leistung Dienstleister:
Zähler
Übernahme Netzbereitstellungsentgelt
k
W
h
Wohnung 1 Kosten für Verteilerschrank, steuerbare Wallboxen und Elektroinstallation
Zähler Übernahme von Betrieb, Instandhaltung und Störungsbehebung
k
W Wohnung 2 Kosten für Kunde
h
Miete pro Monat für Installation und Nutzung
Zähler
Folgen:
k
W
h
Wohnung 3 Leistungsspitzen können reduziert werden
Wohnblock Datenquelle: Vlotte, Vorarlberg Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 35Richtig investiert:
Einzellösung für Einfamilienhaus: Steuerbare Wallbox wird vom Kunden auf eigene Kosten
installiert (z.B. Abrechnung über vorhandenen Zählpunkt)
Paketlösung für Wohnanlagen: Eine oder mehrere Ladestationen können aufgrund der
Verrechnung von externem Unternehmen durch ein Dienstleistungspaket (Abrechnung,
Lastmanagement ...) errichtet und betrieben werden
Mit der Vorhaltung von
ausreichenden Reserven (thermisch & Platz) in den Zählverteilschränken,
Leerverrohrungen zu den Stellplätzen (Energie- und Steuerkabel CAT 7)
und einer ausreichenden Dimensionierung der Haupt- und Zuleitung
ist ein kostengünstiges Laden für die Zukunft gut vorbereitet.
Quelle: AG „Elektromobilität und Auswirkungen auf Gebäudestandards- und Ausrüstung, Vorarlberg Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 41PV in Kombination mit Ladestationen
Relevante PV-Modelle bei Wohnanlagen
PV-Anlage als Volleinspeisung
PV-Anlage als Überschusseinspeisung
NEU: Gemeinschaftliche Erzeugungsanlagen (§16a ElWOG)
Kombination PV-Anlage mit Ladestationen
Gemeinsamer Betrieb von PV, Heimspeicher und Ladestationen möglich
NEU: Ladestation als Teilnehmer einer gemeinschaftlichen
Erzeugungsanlage (§16a ElWOG)
Geeignetes E-Auto-Lademanagement erhöht PV-Eigenstromnutzung
Quelle: Vorarlberg Netz
Info Day 2017 - Nenning Seite 42Fazit
Elektromobilität ist ein zusätzlicher Verbraucher mit einer zunehmenden Nachfrage
Zunehmend Anfragen bei Hausverwaltungen wg. Nachrüstung von Ladestellen
E-Fahrzeug Besitzer wollen überwiegend zu Hause laden (3-phasig, 400 V, 11 kW)
Elektromobilität muss kosteneffizient integriert werden um alle Stakeholder befriedigen zu können
Steuerbare Wallboxen mit Leistungssteuerung ermöglichen mehr Ladestellen
Integration der Elektromobilität in Wohnanlagen über:
Variante A: Anschluss über Gemeinschaftsanlage Lastmanagement
Variante B: Anschluss über getrenntes System zusätzliche Zähler
Variante C: Anschluss über Zähler der Wohnungen mit/ohne Leistungsregelung
Einzelne Ladestation im Einfamilienhaus über individuelle Abrechnung und mehrere Ladestationen bei
Wohnanlagen über Dienstleistungspakete
Durch eine Vorhaltung von Platzreserven in den Zählverteilschränken, Leerverrohrungen zu den
Stellplätzen (Energie- und Steuerleitung) und einer ausreichenden Dimensionierung der Haupt- und
Zuleitungen kann die Elektromobilität in Wohnlagen kosteneffizient nachgerüstet werden
Zukünftige anfallende Netzbereitstellungs- und Netznutzungsentgelte werden bei Errichtung fällig
Info Day 2017 - Nenning Seite 44Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Nenning Reinhard Vorarlberger Energienetze GmbH Netzplanung und Power Quality (NPQ) Weidachstr. 10 6900 Bregenz Österreich reinhard.nenning@vorarlbergnetz.at Info Day 2017 - Nenning Seite 45
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