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?

Hochspannung 200.000 Volt Zur energieintensiven Industrie 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 Mittelspannung 20.000 Volt Niederspannung 230 Volt Zeichenerklärung: Transformator

Hochspannung 200.000 Volt Zur energieintensiven Industrie Kohlestrom So werden die privaten Endkunden mit Kohlestrom versorgt Mittelspannung 20.000 Volt Niederspannung 230 Volt

Hochspannung 200.000 Volt Zur energieintensiven Industrie Kohlestrom Endkunden versorgen sich selbst und ihre Nachbarn in Sonnenstunden mit Solarstrom Mittelspannung 20.000 Volt Niederspannung 230 Volt

Zur energieintensiven Industrie Hochspannung 200.000 Volt Zur energieintensiven Industrie Kohlestrom Solarstrom Bei weiterem Ausbau der Solarenergie fließt die solare Mittagserzeugung entgegen der konventionellen Stromrichtung. In solchen Stunden wird Kohlestrom nicht mehr benötigt Mittelspannung 20.000 Volt Niederspannung 230 Volt

Zur energieintensiven Industrie Hochspannung 200.000 Volt Zur energieintensiven Industrie Kohlestrom Solarstrom Eine weitere Zunahme der solaren Mittagsspitze können die Netze nicht aufnehmen. Die Spannung würde sich unzulässig erhöhen. Mittelspannung 20.000 Volt 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

Mittelspannung 20.000 Volt Netzausbau im Niederspannungnetz ermöglicht den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme Die vorgelagerten Netze müssen dann ebenfalls ausgebaut werden.

Mittelspannung 20.000 Volt 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 Anschluss von Solarstromanlagen wird immer häufiger von Netzbetreibern abgelehnt.

Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent Messpunkt Netzberechnung geht von folgendem ungünstigsten Fall aus: Kein Stromverbrauch (alle Bewohner im Sommerurlaub)

Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent Mittelspannungsnetz 20.000 Volt 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 Mittelspannungsnetz 20.000 Volt Messpunkt Die Spannung am Ende des Netzzweiges steigt über den zulässigen Höchstwert 230 V + 10 Prozent = 253 Volt

Neu hinzukommende Solaranlagen erhalten keine Anschluss- genehmigung obwohl reichlich Dächer vorhanden sind Mittelspannungsnetz 20.000 Volt Niederspannungsnetz 230 V Selbst dann noch fließt in sonnigen Stunden Solarstrom bis ins Mittel- und Hochspannungsnetz zu den Großverbrauchern. Mehr brauchen wir nicht .

Mittelspannungsnetz 20.000 Volt 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

Freiwillige Selbstbeschränkung: Umrichter Solargenerator Einspeisezähler DC AC Freiwillige Selbstbeschränkung: Umrichterleistung (AC) = 1/3 Peak-Leistung (DC)

Freiwillige Selbstbeschränkung: Umrichter Solargenerator Einspeisezähler DC AC 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.

speichern Direkt einspeisen Wir speichern die mittägliche Leistung und speisen sie am Abend und in der Nacht ein Tageshöchstleistung (DC) speichern Direkt einspeisen Batterie aufladen Restladung

speichern Direkt einspeisen Tageshöchstleistung (DC) Spitzenleistung des Umrichters (AC) Direkt einspeisen Batterie aufladen

speichern Direkt einspeisen Tageshöchstleistung (DC) Spitzenleistung des Umrichters (AC) Direkt einspeisen Batterie aufladen

speichern Direkt einspeisen Tageshöchstleistung (DC) Spitzenleistung des Umrichters (AC) Direkt einspeisen Batterie aufladen

speichern Direkt einspeisen Tageshöchstleistung (DC) Spitzenleistung des Umrichters (AC) Direkt einspeisen Batterie aufladen

speichern Direkt einspeisen Tageshöchstleistung (DC) Spitzenleistung des Umrichters (AC) Direkt einspeisen Batterie aufladen

speichern Direkt einspeisen Tageshöchstleistung (DC) Spitzenleistung des Umrichters (AC) Direkt einspeisen Batterie aufladen

Direkt einspeisen Spitzenleistung des Umrichters (AC) 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!

1/3 Solargeneratorleistung Einspeisezähler Umrichter DC AC Umrichterleistung = 1/3 Solargeneratorleistung Speicher

Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am 2.6.11 nach SMA Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast Umrichterleistung gleich Peakleistung Solarleistung Sommer-Lastkurve 0 Uhr 12 Uhr 24 Uhr Abzuführende Leistung Zuzuführende Leistung

Annahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast 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 12 Uhr 24 Uhr Solarleistung Sommer-Lastkurve 0 Uhr 12 Uhr 24 Uhr Abzuführende Leistung Zuzuführende Leistung

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 Netzbelastung Zuzuführende Leistung

Speicherkapazität ausreichend für Solargenerator Einspeisezähler Umrichter AC DC Speicher Speicherkapazität ausreichend für ca. 60 % des höchstmöglichen Solar-Tagesertrages

Solargenerator Einspeisezähler Umrichter AC DC Speicher Bleibatterien oder andere wiederaufladbare Batterien mit gutem Wirkungsgrad Ca.5 kWh freie Speicherkapazität pro 1kWp Solarleistung

Solargenerator Einspeisezähler Umrichter 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 Einspeisezähler Umrichter 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 Einspeisezähler Umrichter mittags mittags AC DC Speicher

Abends Solargenerator Einspeisezähler Umrichter abends AC DC abends Speicher

Verbraucher im Haushalt Jede angezeigte kWh erhält die Regelvergütung plus einem Speicherbonus von 19 ct/kWh Solargenerator Einspeisezähler Umrichter mittags DC AC mittags nachts Speicher Verbraucher im Haushalt Zweirichtungs- zähler Anschlusskasten

Verbraucher im Haushalt Jede angezeigte kWh erhält die Regelvergütung plus einem Speicherbonus von 19 ct/kWh Solargenerator Einspeisezähler Umrichter mittags DC AC mittags Der Speicherbonus unterliegt einer jährlichen Degression von 5% nachts Speicher Verbraucher im Haushalt Zweirichtungs- zähler Anschlusskasten

Verbraucher im Haushalt Solargenerator Der Speicherbonus wird auf die Netzgebühren umgelegt, da er der Netzstabilität dient Einspeisezähler Umrichter mittags DC AC mittags nachts Speicher Verbraucher im Haushalt Zweirichtungs- zähler Anschlusskasten

Verbraucher im Haushalt Solargenerator Einspeisezähler Umrichter mittags DC AC mittags abends Automatische Trennung bei Stromausfall Speicher nachts Anschlusskasten Verbraucher im Haushalt Zweirichtungs- zähler Versorgungsnetz

Hier fehlt noch ein vorschriftsmäßiger Batterieschrank

Ausnutzen starker Strompreisunterschiede (Automatisch ) Solargenerator Bi-direktionaler Umrichter DC AC Hoch-preis Niedrig-preis Speicher Zweirichtungs-zähler mit Verarbeitung d. Preissignals Haus-anschluss-kasten Verbraucher im Haushalt Versorgungsnetz

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.

Als Beispiel für Entwicklungsländer nicht geeignet 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 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 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 Selbstversorgungs-fähige Energie-Insel Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

Die bestehenden Übertragungsnetze wollen wir nicht abschaffen Die bestehenden Übertragungsnetze wollen wir nicht abschaffen. Sie können auch zukünftig beim Ausgleich zwischen Überschuss- und Mangel-Gebieten 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