Transcript Solarstrom

Solarstromanlagen mit Speicherbatterien zur Verminderung
der solaren Mittagsspitzen und zur Erhöhung des
Solarstromanteils im Niederspannungsnetz
Einbeziehung der dezentralen Stromspeicherung in das EEG
Diskussionsentwurf von Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck,
Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)
Um die Mittagszeit wird im
Sommerhalbjahr besonders viel
Strom verbraucht (Mittagsspitze)
Lastkurve Sommer
Solarstrom kommt scheinbar genau zur
Entlastung der mittäglichen Lastspitze
Lastkurve Sommer
Steigert man den Ausbau der
Solarenergie, so verkehrt sich die
Entlastung in ihr Gegenteil
Lastkurve Sommer
Steigert man den Ausbau der
Solarenergie, so verkehrt sich die
Entlastung in ihr Gegenteil
Lastkurve Sommer
Um die Mittagszeit gibt es mehr
Solarstrom, als zu diesem Zeitpunkt
überhaupt benötigt wird.
Um die Mittagszeit gibt es mehr
Solarstrom, als zu diesem Zeitpunkt
überhaupt benötigt wird.
Weiterer Ausbau der Solarenergie
löst das Problem nicht.
Er erhöht nur den Überschuss zur
Mittagszeit, liefert aber keinen
Beitrag zur Deckung der abendlichen
Lastspitze oder zur nächtlichen
Stromversorgung.
Um die Mittagszeit gibt es mehr
Solarstrom, als zu diesem Zeitpunkt
überhaupt benötigt wird.
Weiterer Ausbau der Solarenergie
löst das Problem nicht.
Er erhöht nur den Überschuss zur
Mittagszeit, liefert aber keinen
Beitrag zur Deckung der abendlichen
Lastspitze oder zur nächtlichen
Stromversorgung.
Wie können wir den
Überschuss sinnvoll
verwerten?
Zur energieintensiven
Industrie
Hochspannung
200.000 Volt
Kohlestrom
So wird derzeit die
energieintensive
Industrie mit Strom
versorgt
Hochspannung
200.000 Volt
Zur energieintensiven
Industrie
Kohlestrom
So werden die privaten Endkunden
mit Kohlestrom versorgt
Zeichenerklärung:
Transformator
Niederspannung
230 Volt
Zur energieintensiven
Industrie
Hochspannung
200.000 Volt
Kohlestrom
So werden die privaten Endkunden
mit Kohlestrom versorgt
Niederspannung
230 Volt
Zur energieintensiven
Industrie
Hochspannung
200.000 Volt
Kohlestrom
Endkunden
versorgen sich
selbst und ihre
Nachbarn in
Sonnenstunden
mit Solarstrom
Niederspannung
230 Volt
Zur energieintensiven
Industrie
Hochspannung
200.000 Volt
Solarstrom
Kohlestrom
Bei weiterem Ausbau der Solarenergie
fließt die solare Mittagserzeugung
entgegen der konventionellen
Stromrichtung. In solchen Stunden
wird Kohlestrom nicht mehr benötigt
Niederspannung
230 Volt
Zur energieintensiven
Industrie
Hochspannung
200.000 Volt
Solarstrom
Kohlestrom
Eine weitere Zunahme der
solaren Mittagsspitze können die
Netze nicht aufnehmen. Die
Spannung würde sich unzulässig
erhöhen.
Niederspannung
230 Volt
Berechnung der Spannungsanhebung
Solarstrom I wird mittels
Sonnenenergie durch das
Niederspannungsnetz
getrieben.
Solarstrom I
A
B
R
Zwischen den Punkten A und B hat das Netzkabel einen Widerstand R
Der Solarstrom I erzeugt in B eine Spannungserhöhung Delta U = R * I
Netzausbau (Verlegen von Parallelkabel) verkleinert den Widerstand R
Damit verkleinert man die störende Spannungserhöhung Delta U = R * I
und kann mehr Solaranlagen anschließen.
Netzausbau im Niederspannungnetz ermöglicht
den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme
Netzausbau im Niederspannungnetz ermöglicht
den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme
Die vorgelagerten Netze müssen dann ebenfalls
ausgebaut werden.
Netzausbau im Niederspannungnetz ermöglicht
den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme
Die vorgelagerten Netze müssen dann ebenfalls
ausgebaut werden.
Das alles geschieht, um eine Leistungsspitze zu
übertragen, die niemand in dieser Höhe braucht
Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Niederspannungsnetz 230 V
Anschluss von Solarstromanlagen wird immer
häufiger von Netzbetreibern abgelehnt.
Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Niederspannungsnetz 230 V
Messpunkt
Netzberechnung geht von folgendem
ungünstigsten Fall aus:
Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im
Sommerurlaub)
Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent
Niederspannungsnetz 230 V
Netzberechnung geht von folgendem
ungünstigsten Fall aus:
Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im
Sommerurlaub)
Die Energieflussrichtung kehrt sich dann um.
Der Solarstrom fließt vom Niederspannungsnetz ins Mittelspannungsnetz
und schließlich auch noch ins Hochspannungsnetz zu den Großverbrauchern
(Aluminiumhütten usw.)
Niederspannungsnetz 230 V
Messpunkt
Die Spannung am Ende des
Netzzweiges steigt über den
zulässigen Höchstwert 230 V
+ 10 Prozent = 253 Volt
Neu hinzukommende Solaranlagen erhalten keine Anschlussgenehmigung obwohl reichlich Dächer vorhanden sind
Niederspannungsnetz 230 V
Selbst dann noch fließt in sonnigen Stunden Solarstrom bis ins Mittel- und
Hochspannungsnetz zu den Großverbrauchern. Mehr brauchen wir nicht .
Niederspannungsnetz 230 V
Aber abends und in der Nacht
könnten wir Solarstrom gut
gebrauchen
Aufladbare Batterien im Niederspannungsnetz zur
Entlastung der Stromnetze von solaren Spitzenströmen
Wir verkleinern den solaren Spitzenstrom I max,
direkt an der Quelle, indem wir die Solarleistung
auf den Abend und die folgende Nacht verteilen.
Tageshöchstwert
An wieviel Tagen wird eine vorgegebene Leistung überschritten?
Nach Daten von SMA im Jahr 2011
Höchstleistung in Bruchteilen der Peakleistung
An wieviel Tagen wird eine vorgegebene Leistung überschritten?
Beispiel: Die für Anlagen unter 30 kWp empfohlene Drosselung der
Einspeiseleistung auf 0,7 der Peakleistung hätte im Jahr 2011 für
Anlagen im PLZ-Bereich 20 an 80 Tagen zu Verlusten geführt
80
0,7
Höchstleistung in Bruchteilen der Peakleistung
Freiwillige Selbstbeschränkung:
Umrichterleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC)
Freiwillige Selbstbeschränkung:
Umrichterleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC)
An etwa 240 Tagen wird 0,3 Peak-Leistung erreicht oder überschritten
Umrichter
Einspeisezähler
AC
Solargenerator
DC
Freiwillige Selbstbeschränkung:
Umrichterleistung (AC) = 1/3 Peak-Leistung (DC)
Umrichter
Einspeisezähler
AC
Solargenerator
DC
Freiwillige Selbstbeschränkung:
Umrichterleistung (AC) = 1/3 Peak-Leistung (DC)
Zur Vermeidung von Missverständnissen:
Dieser freiwillige Verzicht muss durch höhere Vergütung ausgeglichen werden
Umrichterleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC)
Kleiner als ca. 0,3 der Peak-Leistung darf die Umrichterleistung nicht sein, damit auch
an sonnigen Sommertagen die gesamte Überschussenergie innerhalb von 24 Stunden
vollständig eingespeist werden kann.
Wir speichern die mittägliche Leistung und speisen sie am Abend und in der Nacht ein
Tageshöchstleistung (DC)
speichern
Direkt einspeisen
Batterie
aufladen
Restladung
Tageshöchstleistung (DC)
speichern
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
Batterie
aufladen
Tageshöchstleistung (DC)
speichern
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
Batterie
aufladen
Tageshöchstleistung (DC)
speichern
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
Batterie
aufladen
Tageshöchstleistung (DC)
speichern
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
Batterie
aufladen
Tageshöchstleistung (DC)
speichern
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
Batterie
aufladen
Tageshöchstleistung (DC)
speichern
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
Batterie
aufladen
Spitzenleistung des Umrichters (AC)
Direkt einspeisen
Batterie
aufgeladen
Gleichmäßig mit möglichst
geringer Leistung in das
Stromnetz einspeisen
Direkt einspeisen
Gleichmäßig mit möglichst
geringer Leistung in das
Stromnetz einspeisen
Direkt einspeisen
Gleichmäßig mit möglichst
geringer Leistung in das
Stromnetz einspeisen
Direkt einspeisen
Gleichmäßig mit möglichst
geringer Leistung in das
Stromnetz einspeisen
Direkt einspeisen
Nicht völlig entladen!
Solargenerator
Umrichter
Einspeisezähler
AC
DC
Speicher
Umrichterleistung =
1/3 Solargeneratorleistung
Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am 2.6.11 nach SMA
Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast
Umrichterleistung
gleich Peakleistung
0 Uhr
12 Uhr
24 Uhr
Solarleistung
Sommer-Lastkurve
Abzuführende Leistung
Zuzuführende Leistung
Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am 2.6.11 nach SMA
Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast
Umrichterleistung
gleich Peakleistung
Umrichterleistung= 0,3 * Peakleistung
und mit Speicher
0 Uhr
0 Uhr
12 Uhr
24 Uhr
12 Uhr
Solarleistung
Sommer-Lastkurve
Abzuführende Leistung
Zuzuführende Leistung
24 Uhr
Verminderung der Netzbelastung
Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am 2.6.11 nach SMA
Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast
Umrichterleistung
gleich Peakleistung
Umrichterleistung= 0,3 * Peakleistung
und mit Speicher
Solarleistung
Sommer-Lastkurve
Abzuführende Leistung
Zuzuführende Leistung
Netzbelastung
Solargenerator
Umrichter
Einspeisezähler
AC
DC
Speicher
Speicherkapazität
ausreichend für
ca. 60 % des
höchstmöglichen
SolarTagesertrages
Solargenerator
Umrichter
Einspeisezähler
AC
DC
Speicher
Bleibatterien oder andere wiederaufladbare Batterien
mit gutem Wirkungsgrad
Ca.5 kWh freie Speicherkapazität pro 1kWp
Solarleistung
Solargenerator
Umrichter
Einspeisezähler
AC
DC
Speicher
Bleibatterien oder andere wiederaufladbare Batterien
mit gutem Wirkungsgrad
Ca.5 kWh Speicherkapazität pro 1kWp Solarleistung
10 Bleibatterien (1kWh) zum Preis von je 180 €
„VRLA“ Batterie Valve regulated lead acid
Gel- oder AGM (absortiv glass mat)
Batterien sollten nur halb entladen werden, um eine
Gebrauchsdauer von 10 Jahren zu erreichen.
Es fehlt noch Schrank und (Spannungs)Kontrollgerät
Solargenerator
Umrichter
Einspeisezähler
AC
DC
Speicher
Bleibatterien oder andere wiederaufladbare Batterien
mit gutem Wirkungsgrad
Ca.5 kWh Speicherkapazität pro 1kWp Solarleistung
Mehrkosten pro kW derzeit noch ca. 1200 € ??
Außerdem: Wechsel des Batteriesatzes
nach 10 Jahren.
Mittags
Solargenerator
mittags
Umrichter
Speicher
AC
DC
Einspeisezähler
Solargenerator
Umrichter
Abends
Speicher
AC
DC
Einspeisezähler
Solargenerator
mittags
Umrichter
Einspeisezähler
Jede angezeigte
kWh erhält die
Regelvergütung
plus einem
Speicherbonus
von 19 ct/kWh
AC
DC
Speicher
Verbraucher im
Haushalt
Zweirichtungszähler
Anschluss
kasten
Solargenerator
mittags
Umrichter
Einspeisezähler
Jede angezeigte
kWh erhält die
Regelvergütung
plus einem
Speicherbonus
von 19 ct/kWh
AC
DC
Speicher
Der Speicherbonus
unterliegt einer
jährlichen
Degression von 5%
Verbraucher im
Haushalt
Zweirichtungszähler
Anschluss
kasten
Solargenerator
mittags
Umrichter
Einspeisezähler
AC
Der Speicherbonus
wird auf die
Netzgebühren
umgelegt, da er der
Netzstabilität dient
DC
Speicher
Verbraucher im
Haushalt
Zweirichtungszähler
Anschluss
kasten
Solargenerator
mittags
Umrichter
Einspeisezähler
AC
DC
Automatische
Trennung bei
Stromausfall
Speicher
Anschluss
kasten
Verbraucher im
Haushalt
Zweirichtungszähler
Versorgungsnetz
Hier fehlt noch ein vorschriftsmäßiger Batterieschrank
Ausnutzen starker Strompreisunterschiede
(Automatisch )
Solargenerator
Bi-direktionaler
Umrichter
AC
DC
Zweirichtungszähler mit
Verarbeitung
d. Preissignals
Speicher
Verbraucher im
Haushalt
Versorgungsnetz
Hausanschlusskasten
Notwendige Änderungen (Diskussionsvorschlag) Muss noch ergänzt werden
- AC-Spitzenleistung des Umrichters = 1/3 der DC-Peakleistung des Solargenerators
- Netzanschlussberechnung nur für die (kleine) AC-Leistung des Umrichters
- Vorrang für Solareinspeisung auch für gespeicherten Solarstrom
- Zusätzliche Vergütung für den gesamten direkt und indirekt eingespeisten
Solarstrom in Höhe von 19 cent/kWh
Änderungsvorschläge für das EEG:
§ 9 (1) EEG: Netzbetreiber sind auf Verlangen der Einspeisewilligen verpflichtet,
unverzüglich ihre Netze entspechend dem Stand der Technik zu optimieren, zu
verstärken und auszubauen oder Stromspeicher zu integrieren, um die Abnahme,
Übertragung und Verteilung des Stroms aus Erneuerbaren Energien oder Grubengas
sicherzustellen.
Ferner § 3 Nr. 7 EEG: "Netz" (ist) die Gesamtheit der miteinander verbundenen
technischen Einrichtungen zur Abnahme, Übertragung, Verteilung und Speicherung
von Elektrizität für die allgemeine Versorgung.
Ausbau der Netze ist nicht unsere Lösung
Die Akteure haben kein Interesse an einer raschen
Umstellung auf Erneuerbare Energien und können sie
beliebig verzögern
Politische Unruhen verzögern das gesamte Projekt (z.B.
Libyen, Ägypten)
Abhängigkeit von den Energie-Großkonzernen nimmt zu
Bürgerbeteiligung ist nicht möglich
Unnötige volkswirtschaftliche Kosten für die Fernleitungen,
denn sie können bei europaweitem Ausfall von Wind und
Sonne keine Speicher ersetzen. Und diese könnten auch
dezentral ohne Fernleitungen gebaut werden.
Im Katastrophenfall (Orkane, Erdbeben, Terroranschlag etc.)
bricht das gesamte System europaweit zusammen
Als Beispiel für Entwicklungsländer nicht geeignet
Zusammenfassung:
Um Leitungsausbau zu sparen,
Stromspeicher in der Nähe der Solaranlagen
z.B. im Keller
Wir setzen auf Unabhängigkeit von den Kohle- und Atomkonzernen.
Elektrische Energie speichern und erzeugen wir selber aus Sonne,
Wind und mit anderen Technologien der Erneuerbaren Energien
Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher
Wir setzen auf Unabhängigkeit von den Kohle- und Atomkonzernen.
Elektrische Energie speichern und erzeugen wir selber aus Sonne,
Wind und mit anderen Technologien der Erneuerbaren Energien
Im Katastrophenfall:
haben wir eine
Selbstversorgungsfähige Energie-Insel
Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher
Die bestehenden Übertragungsnetze wollen wir nicht abschaffen. Sie
können auch zukünftig beim Ausgleich zwischen Überschuss- und MangelGebieten genutzt werden.
Aber wir brauchen keine neuen Fernübertragungsleitungen, denn wir
setzen auf Windparks, Solaranlagen und Speicher in der Nähe der
Verbraucher
Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher
Drei Handlungs-Schwerpunkte