TECHNIK - KOSTEN-NUTZEN UND SPEICHERUNG VON SONNENENERGIE - DR. JANN BINDER - Kosten-Nutzen und Speicherung von ...
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Solarabend im Landratsamt Göppingen – 19. April 2018
TECHNIK – KOSTEN-NUTZEN UND
SPEICHERUNG VON SONNENENERGIE
DR. JANN BINDER
Jann.Binder@solarcluster-bw.de
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 1
Solar Cluster BW
Wer wir sind
Zusammenschluss von 44 baden-württembergischen Unternehmen und
Forschungseinrichtungen aus allen Teilen des solaren Wertschöpfungskette
Forschung & Entwicklung
Politik & Gesellschaft
Energieversorger &
Netzbetreiber
Industrie & Handwerk
Ihr Ansprechpartner für Produkte und Dienstleistungen der Solarenergie!
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 2
44 Mitglieder. Stand Januar 2018 Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 3
Ziele des Solar Cluster Baden-Württemberg
Förderung und Weiterentwicklung der Nutzung der Solarenergie in
Baden-Württemberg und seiner Akteure
Unterstützung der Landesregierung bei ihrem Ziel, bis 2020 einen Anteil der
Photovoltaik an der Gesamtstromversorgung in Baden-Württemberg von
mindestens 12 % zu erreichen.
Organisation der interdisziplinären regionalen und überregionalen
Zusammenarbeit von Unternehmen, Einrichtungen und Institutionen aus dem
Bereich der Solarenergie
Unterstützung von Maßnahmen zur Vernetzung erneuerbarer Energien, die
zum Beispiel im koordinierten Zusammenspiel der Energieerzeuger wie PV,
Wind sowie Verbrauchern und Speichertechnik bestehen können
Förderung der öffentlichen Wahrnehmung der Solarwirtschaft als innovativer
und relevanter Wirtschaftszweig
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 4
Aktivitäten des Solar Cluster BW
Veranstaltungen Vernetzungstreffen, Solarbranchentag, Solarforen, usw.
für Mitglieder und Interessierte
Vorträge Informationsvermittlung zu Solarenergie und dem auf erneuerbaren
Energien basierenden Energiesystem
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit – Allg. u. Fachpresse sowie social media;
Messe Intersolar
Leitfäden zu Fachthemen wie Mieterstrom, Faktenpapier PV
Stellungnahmen bei politischen Entscheidungsprozessen, z. B.
Hinweisverfahren der Clearingstelle EEG oder IEKK auf Landesebene
Internationalisierung – int. Kontakte, Delegationsbesuche, Delegationsreisen
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 5
www.solarcluster-bw.de Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 6
Solar Cluster BW Geschäftsstelle im ZSW (Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg) Meitnerstraße 1 70563 Stuttgart im Stuttgarter Technologiepark (STEP) Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 7
ZSW Standorte
Stuttgart:
Photovoltaik (mit Solab),
Energiepolitik und Energieträger,
Zentralbereich Finanzen,
Personal & Recht
Ulm:
Elektrochemische Energietechnologien,
Hauptgebäude & eLaB
Widderstall: Solar Testfeld
rund 235 Mitarbeiter arbeiten an 3 Standorten
-8-
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung
Baden-Württemberg
Energiesystemanalyse, Batterien und Brennstoffzellen: Fertigungslinien,
Optimierung Erzeugungsmix und Testzentrum, Modellierung incl. Alterung
Speicher, Monitoring EE,
Windvorhersage
Photovoltaikfertigung:
CIGS Dünnschicht,
flexible Zellen,
Organische PV
PV Labor- und Freifeldtests,
Ertragsgutachten,
PV Speichersysteme,
Feldversuch und Auswer-
Power-to-Gas, Methanisierung
tung für Netzbetreiber und
Pilotanlagen 25 kW, 250 kW
Hersteller
9
Technik – Kosten-Nutzen und
Speicherung von Sonnenenergie
• Solarenergie und Wind als Rückgrat der
Energiewende
• Photovoltaik lohnt sich
• Speicher - Technik, Zyklen und Ammortisation
• Speicherförderung und Fazit
PPT Gestaltungsrichtlinien Solar Cluster 2014 10Warum Photovoltaik? Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 11
Energieformen Strom, Wärme und Kraftstoffe
gespeist bisher aus fossilen Kraftstoffen
?
Strom
Kraftstoffe
Wind
Sonne Fossile
Biomasse Lager
Wärme
- 12 -Energieformen Strom, Wärme und Kraftstoffe
ohne fossile Quellen - der Weg vom Strom zum Kraftstoff
?
Überschuss
Strom
Kraftstoffe
Wind
Sonne Biomasse
Wärme
- 13 -Strom aus Sonne und Wind als zentrale Energiequelle
vom Strom zum regenerativen Kraftstoff
H2O H2
CH4
PtG
Strom PtL CH
CmH
Elektro- SNG- GtL
4n
Kraftstoffe
Synthese
Synthese
lyse BtL
BtG
CO2
Kohlenstoffquelle
Wind
Biomasse
Sonne
Nahrung
PtG Power to Gas
Wärme Baumaterial
SNG Synthetical Natural Gas
PtL Power to Liquid Rohstoffe
GtL Gas to Liquid
BtL Biomass to Liquid
BtG Biomass to Gas
- 14 -Kostenoptimierter Pfad des Solar- und Windausbaus
In Deutschland als Funktion der EE-Durchdringung im Stromsektor*
» Die Kosten pro kWh für Wind
waren anfangs geringer, daher im
kostenoptim. Fall zuerst genutzt
» Mit zunehmender EE-Durchdrin-
gung hilft PV den Speicherbedarf
für verringern (P2G).
» Ausregeln durch fossile Restkapa-
zität ist günstiger als speichern
» Das dezentrale Scenario braucht
weniger Netzausbau und führt zu
einem höheren PV-Anteil
- DEZ: dezentrale Optimierung des EE-
Durchdringung für Regionen mit je
50 TWh jährlichem Verbrauch
- KUP: für Deutschland wird eine
Überinstallation und Abregelung ist
Kupferplatte angenommen.
wirtschaftlicher, als jede abgeregelte - I/E: Import und -Export von Strom im
kWh zu speichern Umfang von 60 TWh/Jahr erlaubt.
- 15 -
*F. Sehnke, Wertigkeit der PV im Strommix, Staffelstein 2013, ZSWProfile der Stromerzeugung aus EE
2 Beispielwochen im Jahr 2050
Verbrauch PV
Wind
offshore
Wind
onshore
Biomasse Wasser
• Überschuss aus Windkraft und solarer Stromerzeugung wird genutzt zur
• Zwischenspeicherung von elektrischer Energie (für die rund
25% Stromanteil, die nicht gleichzeitig zur Erzeugung verbraucht werden)
• Ergebnis der Kostensimulation
• ~200% Überinstallation (PV+Wind) sind kostengünstiger als jede kWh zu speichern
• Im 100% EE-Szenario sind Erzeugung und Speicherung mit 10-12 ct/kWh bezahlt
* Szenario nach Norman Gerhard, (Fraunhofer IWES)„INTERAKTION EE-STROM, WÄRME UND VERKEHR“, Endbericht , Sept. 2015
- 16 -
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 16Erzeugung, Speicherung und Verteilung
Abstimmung von Erzeugung und Last durch Lastmanagement und Sektorkopplung
Wohnen
Strom
Sonne
Wärme Industrie
Wind
GHD
Fossile Brennstoffe
Brennstoffe
Energiespeicherung
Energie- Verkehr
Mobilität
wandlung
Energiesektor
Energieverteilung
- 17 -Nutzung des Stromüberschuss für Wärme und Mobilität
Phase 1: Phase 2: System- Phase 3: Sektor-
Ausbau EE integration verschmelzung
Endenergieverbrauch (TWh)
E-Mobilität
Konventionelle Mobilität
17 TWh 131 TWh
(24% EE)
(80% EE)
534 TWh
790 TWh
427 TWh 415 TWh
Strom
90 TWh 222 TWh
Konventionelle Wärme Wärme und Kälte
aus Strom
und Kühlung
2012 2025 2035 2050
(12% EE) (60% EE)
(1) Power-to-Heat für Systemdienstleistung
(2) Verstärkter Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE)
(3) Verstärkte Anwendung von Wärmepumpen für Niedertemperaturwärme
(7)+(8) Verstärkte Nutzung von Strom aus EE bei Erzeugungsspitzen für PtH und PtG
* Übernommen von Norman Gerhard, (Fraunhofer IWES et.al.)„INTERAKTION EE-STROM, WÄRME UND VERKEHR“, Endbericht , Sept. 2015,
- 18 -Energiewende in Baden-Württemberg
Ziele der Landesregierung 2050
Ziele für 2050
Energieverbrauch um 50 % senken (gegenüber 2010)
Anteil der erneuerbaren Energien auf 80 % steigern
Emission von Treibhausgasen um 90 % senken (gegenüber 1990)
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 19Baden-Württemberg
Aktueller Anteil der erneuerbaren Energien
Quelle: UM BW/ZSW: Erneuerbare Energien in Baden-Württemberg 2016
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 20PV Zubau in Baden-Württemberg
Quelle: UM BW/ZSW: Erneuerbare Energien in Baden-Württemberg 2016
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 21Photovoltaik in Baden-Württemberg
Ausbau der PV stockt
Anteil der PV im Jahr 2016 am Bruttostromverbrauch:
6,6 %
*Ziel 2020 im IEKK (2014*) war: 10 %
**diskutierte neue Ziele 2020, 2025 und 2030: 7,5%, 9,0% und 10,4%
zur Umsetzung müssen von 2018 bis 2030 pro Jahr neu installiert werden
350 MWp
***zum Vergleich: Zubau 2016: 146 MWp
Zubau 2017: 205,7 MWp
Quellen: *Integriertes Energie- und Klimaschutzgesetz Baden-Württemberg (15.Juli 2014);
**Studie „Energie- und Klimaschutzziele 2030“ (Sept. 2017);
***ZSW
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 22Technik – Kosten-Nutzen und
Speicherung von Sonnenenergie
• Solarenergie und Wind als Rückgrat der
Energiewende
• Photovoltaik lohnt sich
• Speicher - Technik, Zyklen und Ammortisation
• Speicherförderung und Fazit
PPT Gestaltungsrichtlinien Solar Cluster 2014 23Preisentwicklung PV-Anlagen Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 24
Kosten der Photovoltaik
Stromerzeugungskosten (LCOE) aus PV
PV-System Invest LCOE 1 LCOE 2
€/kW ct/kWh ct/kWh
PV-Aufdach bis 2-10 kWp 1200-1600)* 11 - 15 8 - 11
PV-Aufdach 10…500 kWp 900-1300)* 8 - 12 6 -9
PV-Freifläche xMW 600 5-6
• Invest „PV-Aufdach“ laut BSW und lt. Studie „Eigenverbrauchsoptimierung ja, aber nicht über die
Anlagengöße“ der DE[NK]ZENTRALE ENERGIE im Auftrag des Photovoltaikforum GmbH
• Kosten sind abhängig von Dachbeschaffenheit, Installationsaufwand, Blitzschutz, Gerüstkosten, etc
• LCOE Rechner von agora Energiewende (27.02.2014)
• LCOE 1 gerechnet mit Kapitalkosten 4%, Betriebskosten 1,5 %, Laufzeit 20 Jahre
• LCOE 2 gerechnet mit Kapitalkosten 0%, Betriebskosten 2%, Laufzeit 25 Jahre.
Einspeisevergütung bis 10 kWp 11,2 ct/kWh
Stromkosten für Haushalt (netto) 25 ct/kWh
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 25Vergütung für PV Strom
Einspeisevergütung und Eigenverbrauch (Stand Q1, 2018)
PV-Systemgröße Einspeise- Stromkosten
vergütung Für Industrie /
Schule / privat
bis 10 kWp 12,2 14 / 20 / 25
ct/kWh ct/kWh
für den Anteil 11,87 14 / 20 / 25
> 10 kWp bis 40 kWp ct/kWh ct/kWh
Für den Anteil 10,61 14 / 20 / 25
> 40 kWp bis 100 kWp ct/kWh ct/kWh
über 100 kWp Direktvermarktung; anzuleg. Wert 14 / 20 / 25
anzulegender Wert (Börse + Marktprämie) 11,01 ct/kWh ct/kWh
Vergütung laut Bundesnetzagentur – unverändert seit 1.7.2017, gültig bis 1.4.2018; Stromkosten netto
EEG-Umlage zu bezahlen bei Eigenverbrauch
• Verbraucher ist Betreiber der PV Anlagen:
bis 10 kWp keine Umlage; ab 10 kWp 40% der EEG-Umlage (2,72 ct/kWh)
• Verbraucher ist nicht Betreiber der PV Anlage: volle EEG-Umlage (6,79 ct/kWh)
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 26PV lohnt sich - macht die Dächer voll !!
Jahresertrag bei 7,5 kWp in kWh/a
8000
7000
Netz
6000
5000
4000
3000
• Größe und Ausrichtung der Dachfläche feststellen:
• Flächenbedarf etwa 8 qm pro kWp
• Ertrag (siehe Farbplot)
• 1000 – 1050 kWh/kWp bei Südausrichtung
• je flacher das Dach desto unempfindlich gegen „nicht-Südausrichtung“
• etwa 900 kWh/kWp bei Dach < 30° Neigung und Ost/West Ausrichtung
• Statische Rendite - Beispiel
• Invest: 5 kWp für 1500 €/kWp 7500 € Invest
Wartung, Versicherung (z.B. 2% des Invest pro Jahr für 20 Jahre): 3400 € 10.900 €
• Stromerzeugung: 5 kWp * 1000 kWh/kWp = 5000 kWh im ersten Jahr;
80% davon im 20.-ten Jahr entspricht 18 Jahre @ 5000 kWh
• 25% Eigenverbrauch: 25% * 5000 kWh * 25 ct/kWh * 18 Jahre = 5625 € Ertrag
• 75% Einspeisung: 75% * 5000 kWh * 12,2 ct/kWh * 18 Jahre = 8235 € 13.860 €
- 27 -
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 27Klimaschutz mit PV
CO2-Einsparung durch PV
PV-System Ertrag CO2-Einsparung Entspricht)*
kWh/kWp Tonnen/20a
10 kWp Anlage 1030 120 3,0 Autos/a
(Südausrichtung)
30 kWp Anlage 1030 350 9,0 Autos/a
(Südausrichtung)
100 kWp Anlage 1030 1180 30 Autos/a
(Südausrichtung)
Annahmen:
• Degradation 0,5%/a, Laufzeit 20 Jahre, Deutscher Strommix 600 g CO2 / kWh
• )* Benziner im Stadtverkehr. 8,7 Liter Kraftstoffverbrauch pro 100 km = 20 kg CO2 pro 100 km.
Angenommene Fahrleistung von 10.000 km pro Jahr
• Solar Cluster BW Recherche (rechneronline.de)
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 28Technik – Kosten-Nutzen und
Speicherung von Sonnenenergie
• Solarenergie und Wind als Rückgrat der
Energiewende
• Photovoltaik lohnt sich
• Speicher - Technik, Zyklen und Ammortisation
• Speicherförderung und Fazit
PPT Gestaltungsrichtlinien Solar Cluster 2014 29PV Speichersysteme Betriebsarten • Eigenstromnutzung (nach dem EEG) • „Inselbetrieb“ Photovoltaik und Batteriespeicher 30
PV Speichersystem: Eigenstromnutzung (nach dem EEG)
• Eigenverbrauch bei Netzanschluss
• Es wird auf einer Phase eingespeist, gleich-
zeitig kann auf allen Phasen verbraucht
werden
Vorteile
• Gleichzeitige Eigenstromnutzung und
Netzbezug ist möglich
• Größe und Zahl der Verbraucher ist
unabhängig von der Leistung der PV-Anlage
• Optimierung des bilanziellen
Eigenverbrauchs
- 31 -PV Speichersystem : Eigenstromnutzung (nach dem EEG)
PV
Generator Z2: PV-
MPP Tracker Wechselrichter Ertrag
1
Netzanschalte-
DC/DC DC/AC einheit Z1a: Netz-
bezug
Batterie-
umrichter DC/DC 3
Energie-
Z1b: Ein-
management
speisung
Batterie
Z1: bidirektionaler Zähler
Z2: PV-Ertragszähler Verbraucher
3
Z2 - Z1b = PV Eigenverbrauch
- 32 -PV Speicher: Netzersatz bzw. Inselbetrieb (Franz. Inseln)
• Keine Verbindung zum öffentlichem
Stromnetz notwendig
• Bei Netzbetrieb kann der Überschuss an
PV Strom ins Netz eingespeist werden
Anwendungen
• Stromversorgung in Regionen ohne
Netzversorgung
• Backup-Betrieb in schwachen Netzen
Rückspeisungsschutz
• Rückspeisung in ein stromloses Netz wird
durch gleichzeitiges Freischalten von
Phase und Null-Leiter vermieden (Schütz)
Nachteil
• Beschränkte Zahl an Lasten
• Bei Inselbetrieb nur 1 Phase
- 33 -PV-Speicher: Netzersatz bzw. Inselbetrieb
PV- Z2: PV-
Generator Ertrag
MPP Tracker Wechselrichter 1
Netzanschalte-
DC/DC DC/AC Z1a: Netz-
einheit
N-leiter bezug
Batterie- DC/DC
umrichter 3
Energie- Z1b: Netz-
management einspeisung
Batterie
Z3: Eigenversorgung
im Inselbetrieb
Verbraucher
Verbraucher
Verbraucher
auf L1-L3 3
N-leiter
Schütz in Schaltstellung „Netzersatz“ gezeichnet Schütz
- 34 -PV Speichersystem (Fa. Voltwerk - aus dem Jahr 2013)
Li-Ion Batterie
• 14 Batteiezellen vom Typ VL45E pro Modul
• Nominal Kapazität (C/3): 45 Ah
• Spannung: 42 – 56 V
• Energieinhalt (C/3): 2200 Wh
• Funktionstest in der Fabrik
• Gewicht 250 kg, Größe: 50x50x170 cm
• Lieferung zum Kunden in vormontierten
Baugruppen
- 35 -PV Speichersysteme Anordnung der Batterie • DC-gekoppelte Systeme • AC-gekoppelte Systeme Photovoltaik und Batteriespeicher 36
PV Speichersystem mit DC gekoppelte Speicher –
Batterie integriert
PV-Generator Batteriesystem mit Haushalt Stromnetz
integriertem Batterie-
/PV-Wechselrichter
~
=
- 37 -PV Speichersystem mit DC gekoppeltem Speicher –
Batterie extern
PV-Generator PV-Wechselrichter mit Haushalt Stromnetz
separatem
Batterieeingang
~
=
200-400 VDC
Batteriesystem
- 38 -System mit DC gekoppeltem Batteriesystem –
Batterie auf der PV Generatorseite des Wechselrichters
PV-Generator Batteriesystem zwischen PV- Haushalt Stromnetz
PV-Generator und Wechselrichter
PV-Wechselrichter
= ~
= =
- 39 -Batteriesystem mit AC gekoppeltem Batteriesystem –
interne Batterie
PV-Generator Wechselrichter Haushalt Stromnetz
~
Batteriesystem
=
~
=
- 40 -Batteriesystem mit AC gekoppeltem Batteriesystem –
externe Batterie
PV-Generator Wechselrichter Haushalt Stromnetz
Batterielade-
~ gleichrichter
=
~
=
~ 48 V (typisch)
200-400 V (Ausnahme)
Externe Batterie
Typ 2
- 41 -Einspeisebegrenzung am Netzanschlusspunkt
Wechselrichter
PV-Generator Batteriesystem Haushalt Stromnetz
(WR)
mit integriertem
~ Batterielade-
gleichrichter
=
PV-Generator- ~
Nennleistung
PVnenn [kWp] = Einspeisebegrenzung laut EEG
für PVnenn < 15 kWp
• 70% von PVnenn oder
• WR abregelbar vom Netzbetreiber
für PVnenn > 15 kWp
• WR abregelbar vom Netzbetreiber
Mit KfW Förderung für Batteriespeicher
• 60% von PVnenn bis Ende 2015
• 50% von PVnenn ab Anfang 2016
https://www.ibc-blog.de/2012/04/70-leistungsbegrenzung-
im-eeg-2012-dacher-im-vergleich/
- 42 -Einspeisebegrenzung am Netzanschlusspunkt (NAP)
Wechselrichter
PV-Generator Batteriesystem Haushalt Stromnetz
(WR)
mit integriertem
~ Batterielade-
gleichrichter
=
PV-Generator- ~
Nennleistung
PVnenn [kWp] = Umsetzung 70% Abregelung:
• entweder Abregelung auf 70% direkt am
Wechselrichter (Nachteil: Abregelung
berücksichtigt Eigenverbrauch nicht)
• oder Abregelung auf 70% am NAP
dazu Leistungsmessung am NAP und
Steuerung des Wechselrichters notwendig
(Nachteil: zusätzliche Komponenten &
Verdrahtung; bei SMA “Energy Meter”
und “Sunny Home Manager”)
• mit einem Batteriesystem sind diese
Komponenten zur Optimierung des
https://www.ibc-blog.de/2012/04/70-leistungsbegrenzung-
im-eeg-2012-dacher-im-vergleich/
Eigenverbrauchs sowieso eingebaut
- 43 -Solarertrag, lokale Nutzung und netzfreundliche Einspeisung
Jahresertrag bei 7,5 kWp in kWh/a
Schritt 1: 8000
7000
• Photovoltaik ohne lokale Last
• Abregelungsverluste je nach 6000
Ausrichtung aufgrund 5000
4000
Einspeiselimit
3000
+ Haushaltsgeräte
+ Haushaltsgeräte
Schritt 2:
• Photovoltaik mit ungesteuerter Schritt 1
lokaler Last (Haushaltsgeräte)
Schritt 3:
Schritt 2
• Photovoltaik mit ungesteuerter
lokaler Last und lokalen Speichern Schritt 3
Schritt 4:
• wie Schritt 3 – zusätzlich gesteuerte
Last in Form des optimierten Betriebs
einer Wärmepumpe
- 44 -PV mit Speichern • Erhöhung des eigenen Verbrauchs an Solarstrom • Nutzung des Speichers (Anzahl der Zyklen) • Amortisation Photovoltaik und Batteriespeicher 45
Photovoltaik mit Strom- und Wärmespeichern:
Definition von Eigenverbrauch und Autarkiegrad
Relativer Eigenverbrauch (EV) EPV,EV
• Welchen Anteil des Solarstroms
verbrauche ich selbst EPV
Netz
Autarkiegrad EPV,EV
• Welchen Anteil des Gesamtenergie-
bedarfs erzeuge ich zeitgleich zum Eel
Verbrauch
Wärme
Eth EPV
Verhältnis von jährlichem EPV
Solarertrag zur Last
Eel Eel
EPV,EV
JAZ
- 46 -Eigenverbrauch erhöhen durch Speicher
und intelligente Nutzung der Wärmepumpe
etwa ~45% des jährlichen Energieverbrauchs
etwa 65% des jährlichen Energie- für Haushaltsgeräte und Heizung können mit
verbrauchs für Haushaltsgeräte 7 kWp an PV und 5 kWh Speicher gedeckt
können mit dem Ertrag von 4 kWp werden (genutzter Energieinhalt!).
an PV und 5 kWh Speicher
gedeckt werden. Vorraussetzung: die Heizung wird mit Vorrang
betrieben wenn die Sonne scheint.
- 47 -Einfluss des Lastprofils (Nutzung elektrischer Geräte)
auf Eigenverbrauch bzw. Autarkiegrad
Beispiel – Haushalt ohne Wärmeversorgung
2000
1800
Profil "EV-niedrig"
Profil „EV hoch“ Profil „EV niedrig“
Stromverbrauch [W][W]
Profil "EV-hoch"
1600
Stromverbrauch
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0 4 8 12 16 20 24
Uhrzeit
Uhrzeit
Im folgenden werden Ergebnisse gezeigt für die Profile mit höchstem und
niedrigstem Jahreseigenverbrauch – skaliert auf Jahresverbrauch 4000 kWh/a:
(a) Profil „EV hoch“ mit hohem EV - hohe Last am Mittag
(b) Profil „EV niedrig“ mit niedrigem EV - hohe Last am Abend
- 48 -Autarkiegrad in Abhängigkeit der Batteriekapazität,
bei zwei „extremen“ Lastprofilen (ohne Wärmeversorgung)
• das Profil „EV niedrig“ ver-
braucht wenig Energie über
Mittag
• daher werden auch große
Batterien regelmäßig geladen,
mit großem Gewinn für den
Autarkiegrad
• große PV Anlagen begünsti-
gen den Gewinn durch die
Batterie
Autarkiegrad
Lokaler Jahresverbrauch
Lokaler Jahresverbrauch E
Eel = 4000
el = 4000 kWh/a
kWh/a
EPV,EV
Eel.Verbrauch
- 49 -Autarkiegrad in Abhängigkeit der Batteriekapazität,
bei zwei „extremen“ Lastprofilen (ohne Wärmeversorgung)
Lokaler
Lokaler Jahresverbrauch
Jahresverbrauch Eel =Eel = 4000
4000 kWh/a
kWh/a
• Die Zahl der Zyklen (und damit Amortisation der Batterie)
• steigt mit der PV Anlagengröße und
• sinkt mit der Speichergröße
- 50 -Amortisation - Überschlagsrechnung
Invest für die Batterie: 1000 €/kWh
Durchsatz: 20 Jahre x 250 Zyklen = 5000 Zyklen
Pro Zyklus müssen als
(1000 €/kWh) / 5000 Zyklen = 20 ct/kWh
erwirtschaftet werden.
Aber
• der Invest bezieht sich auf eine Laufzeit von 20 Jahren, also Erstinvestition plus
Wiederbeschaffung im Fall der vorzeitigen Alterung und Reparatur.
• der Wert bezieht sich auf die nutzbare Speicherkapazität (in kWh)
• es sind noch keine Verluste des Speichersystems (10-20% Verlust) enthalten
• Keine Finanzierungskosten enthalten
- 51 -Entwicklung der kapazitätsbezogenen
Systemkosten*
• D.h. Speicher sind noch zu teuer, um sich allein zu ammortisieren.
• eine reine PV-Anlage bringt mehr Rendite als ein PV Speichersystem
- 52 -
* ISEA RWTH Aachen - aus Speichermonitoring Jahresbericht 2017 – im Auftrag des BMWiMotivationsgründe der Käufer für KfW-geförderte
Stromspeicher *
- 53 -
* ISEA RWTH Aachen - aus Speichermonitoring Jahresbericht 2017 – im Auftrag des BMWiTechnik – Kosten-Nutzen und
Speicherung von Sonnenenergie
• Solarenergie und Wind als Rückgrat der
Energiewende
• Photovoltaik lohnt sich
• Speicher - Technik, Zyklen und Ammortisation
• Speicherförderung und Fazit
PPT Gestaltungsrichtlinien Solar Cluster 2014 54Förderung netzdienlicher Batteriespeicher
Eckpunkte des Programms
Ziel: Beförderung des Baus von Photovoltaikanlagen
Umfang rund 2 Millionen bis Ende 2019, Verlängerung/ Aufstockung denkbar
Echter Finanzzuschuss, kombinierbar mit Förderprogrammen des Bundes
bis 30 kWp größer 30 kWp
Förderung 2018: 300 Euro/kWh 2018: 400 Euro/kWh
2019: 200 Euro/kWh 2019: 300 Euro/kWh
Max. Leistung Netzanschlusspunkt 50 Prozent 60 Prozent
Verhältnis von Nennleistung der PV 1,2 kWp : 1 kWh 1,2 kWp : 1 kWh
zu nutzbaren Speicherkapazität
Bonus von 250 € bei netzdienliches Verhalten des Speichers
• https://um.baden-wuerttemberg.de/index.php?id=14033
• siehe auch Presseveröffentlichung des Solar Cluster BW vom
28.02.2018 (www.solarcluster-bw.de)
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 55Intelligenz Eigenverbrauch erhöhen und Netz entlasten
Optimierungsziele
• soviel Eigenverbrauch wie möglich
• sowenig Leistungsspitzen ins Netz wie möglich
PV Leistung
4000
Speicherinhalt
3000
W / Wh
2000
Einspeisung
1000
Verbrauch
0
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00
Zeit
Verzögertes Laden bzw. „Peak Shaving“ Speicherinhalt
4000
PV Leistung
3000
W / Wh
2000
Einspeisung
1000
0
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00
Zeit
- 56 -Sicherheit
von Speichersystemen
http://www.bves.de/technische-dokumente/
• Faktenpapier Energiespeicher
• Sicherheitsleitfaden Lithium-Ionen
Hausspeicher
www.solarserver.de/fileadmin/user_upload/d
ownloads/Li-Ionen_Checkliste.pdf
• Kurz-Checkliste (bzgl. Sicherheit) für
Li-Ionen-Heimspeicher
- 57 -Fazit
• Speicherbedarf im Stromsystem
• für die nationalen Energiebilanz ab > 40% EE-Anteil
• aus Sicht lokaler Netzüberlastung schon heute
• Strom wird zur „Primärenergie“
• Sektorkopplung erleichert die Ausgleich zwischen
fluktuierender Erzeugung und Verbrauch
• PV lohnt sich
• mit Speichern wird erhöhter Eigenverbrauch und
Netzentlastung möglich; derzeit bei verringerter
Rendite aber erhöhter Absicherung gegen
Strompreissteigerungen
• macht die Dächer voll!! kleine PV Anlagen schmälern
die Rendite und sind für den Klimaschutz fatal
- 58 -
Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. 58VIELEN DANK FÜR IHRE
AUFMERKSAMKEIT!
KONTAKTDATEN:
DR. JANN BINDER / FRANZ PÖTER
STELLVERTRETER BZW. GESCHÄFTSFÜHRER
SOLAR CLUSTER BADEN-WÜRTTEMBERG E.V.
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