Diskussionsentwurf von Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck, Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)

Solarstromanlagen mit Speicherbatterien zur Verminderung der solaren Mittagsspitzen und zur Erhöhung des

Solarstromanteils im Niederspannungsnetz

Diskussionsentwurf von Dipl.-Ing. Wolf von Fabeck, Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV)

Einbeziehung der dezentralen Stromspeicherung in das EEG

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

So wird derzeit die energieintensive Industrie mit Strom versorgt

Hochspannung 200.000 Volt

Kohlestrom

Mittels

pannung

20.00

0 Volt

Hochspannung 200.000 Volt

Zur energieintensiven Industrie

Kohlestrom

So werden die privaten Endkunden mit Kohlestrom versorgt

Niederspannung 230 Volt

Transformator

Zeichenerklärung:

Mittels

pannung

20.00

0 Volt

Hochspannung 200.000 Volt

Zur energieintensiven Industrie

Kohlestrom

So werden die privaten Endkunden mit Kohlestrom versorgt

Niederspannung 230 Volt

Mittels

pannung

20.00

0 Volt

Hochspannung 200.000 Volt

Zur energieintensiven Industrie

Kohlestrom

Niederspannung 230 Volt

Endkunden versorgen sich selbst und ihre

Nachbarn in Sonnenstunden mit Solarstrom

Mittels

pannung

20.00

0 Volt

Zur energieintensiven Industrie

Solarstrom

Bei weiterem Ausbau der Solarenergie fließt die solare Mittagserzeugung entgegen der konventionellen Stromrichtung. In solchen Stunden wird Kohlestrom nicht mehr benötigt

Kohlestrom

Hochspannung 200.000 Volt

Niederspannung 230 Volt

Mittels

pannung

20.00

0 Volt

Zur energieintensiven Industrie

Solarstrom

Eine weitere Zunahme der solaren Mittagsspitze können die Netze nicht aufnehmen. Die Spannung würde sich unzulässig erhöhen.

Kohlestrom

Hochspannung 200.000 Volt

Niederspannung 230 Volt

Zwischen den Punkten A und B hat das Netzkabel einen Widerstand R

A B

Berechnung der Spannungsanhebung

R

Solarstrom I wird mittels Sonnenenergie durch das Niederspannungsnetz getrieben.

Solarstrom I

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 * Iund 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.

Mittelsp

annung

20.000 V

olt

Netzausbau im Niederspannungnetz ermöglicht den Abtransport höherer Solar-Spitzenströme

Die vorgelagerten Netze müssen dann ebenfalls ausgebaut werden.

Mittelsp

annung

20.000 V

olt

Das alles geschieht, um eine Leistungsspitze zu übertragen, die niemand in dieser Höhe braucht

Niederspannungsnetz 230 V

Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent

Anschluss von Solarstromanlagen wird immer häufiger von Netzbetreibern abgelehnt.

Niederspannungsnetz 230 VMesspunkt

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)

Zulässige Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt plus minus 10 Prozent

Die Energieflussrichtung kehrt sich dann um. Der Solarstrom fließt vom Niederspannungsnetz ins Mittelspannungsnetz und schließlich auch noch ins Hochspannungsnetz zu den Großverbrauchern (Aluminiumhütten usw.)

Mittelspannungsnetz

20.000 Volt

Niederspannungsnetz 230 V

Die Spannung am Ende des Netzzweiges steigt über den zulässigen Höchstwert 230 V + 10 Prozent = 253 Volt

Mittelspannungsnetz

20.000 Volt

Messpunkt

Niederspannungsnetz 230 V

Neu hinzukommende Solaranlagen erhalten keine Anschluss-genehmigung obwohl reichlich Dächer vorhanden sind

Mittelspannungsnetz

20.000 Volt

Selbst dann noch fließt in sonnigen Stunden Solarstrom bis ins Mittel- und Hochspannungsnetz zu den Großverbrauchern. Mehr brauchen wir nicht .

Niederspannungsnetz 230 V

Mittelspannungsnetz

20.000 Volt

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

Höchstleistung in Bruchteilen der Peakleistung0,7

Umrichterleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC)

Freiwillige Selbstbeschränkung:

Umrichterleistung (AC) = 0,3 Peak-Leistung (DC)

Freiwillige Selbstbeschränkung:

An etwa 240 Tagen wird 0,3 Peak-Leistung erreicht oder überschritten

Umrichterleistung (AC) = 1/3 Peak-Leistung (DC)

Freiwillige Selbstbeschränkung:

Solargenerator

Umrichter

Einspeisezähler

DC

AC

Umrichterleistung (AC) = 1/3 Peak-Leistung (DC)

Freiwillige Selbstbeschränkung:

Solargenerator

Umrichter

Einspeisezähler

DC

AC

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.

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Wir speichern die mittägliche Leistung und speisen sie am Abend und in der Nacht ein

Direkt einspeisen

speichern

Restladung

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufladen

Tageshöchstleistung (DC)

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

speichern

Batterieaufgeladen

Spitzenleistung des Umrichters (AC)

Direkt einspeisen

Gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen

Direkt einspeisen

Gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen

Direkt einspeisen

Direkt einspeisen

Gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen

Direkt einspeisen

Gleichmäßig mit möglichst geringer Leistung in das Stromnetz einspeisen

Nicht völlig entladen!

Speicher

DC

AC

Solargenerator

UmrichterEinspeisezähler

Umrichterleistung = 1/3 Solargeneratorleistung

Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am 2.6.11 nach SMAAnnahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast

SolarleistungSommer-LastkurveAbzuführende Leistung

Zuzuführende Leistung

Umrichterleistung gleich Peakleistung

0 Uhr 12 Uhr 24 Uhr

Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am 2.6.11 nach SMAAnnahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast

SolarleistungSommer-LastkurveAbzuführende Leistung

Zuzuführende Leistung

Umrichterleistung= 0,3 * Peakleistung und mit Speicher

Umrichterleistung gleich Peakleistung

0 Uhr 12 Uhr 24 Uhr

0 Uhr 12 Uhr 24 Uhr

Tatsächlicher Solarleistungsverlauf wie im PLZ-Bereich 52 am 2.6.11 nach SMAAnnahme: Solare Tageserzeugung = dreifache Tageslast

SolarleistungSommer-LastkurveAbzuführende Leistung

Zuzuführende LeistungNetzbelastung

Umrichterleistung= 0,3 * Peakleistung und mit Speicher

Umrichterleistung gleich Peakleistung

Verminderung der Netzbelastung

ca. 60 % des höchstmöglichen

Solar-Tagesertrages

Speicher

DC

AC

Solargenerator

Umrichter

Speicherkapazität ausreichend für

Einspeisezähler

Speicher

DC

AC

Solargenerator

UmrichterEinspeisezähler

Bleibatterien oder andere wiederaufladbare Batterien mit gutem Wirkungsgrad Ca.5 kWh freie Speicherkapazität pro 1kWp Solarleistung

Speicher

DC

AC

Solargenerator

UmrichterEinspeisezähler

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 acidGel- 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

Speicher

DC

AC

Solargenerator

UmrichterEinspeisezähler

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.

Speicher

DC

AC

Solargenerator

mittags

mitt

ags

Umrichter

Mittags

Einspeisezähler

Speicher

DC

AC

Solargenerator

abends

abends

Umrichter

Abends

Einspeisezähler

Speicher

DC

AC

Solargenerator

mittags

nachts

mitt

ags

Umrichter

Verbraucher im Haushalt

Zweirichtungs- zähler

Jede angezeigte kWh erhält die Regelvergütung plus einem Speicherbonus von 19 ct/kWh

Einspeisezähler

Anschlusskasten

Speicher

DC

AC

Solargenerator

mittags

nachts

mitt

ags

Umrichter

Verbraucher im Haushalt

Zweirichtungs- zähler

Jede angezeigte kWh erhält die Regelvergütung plus einem Speicherbonus von 19 ct/kWh

Einspeisezähler

Der Speicherbonus unterliegt einer jährlichen Degression von 5%

Anschlusskasten

Speicher

DC

AC

Solargenerator

mittags

nachts

mitt

ags

Umrichter

Verbraucher im Haushalt

Zweirichtungs- zähler

Einspeisezähler

Der Speicherbonus wird auf die Netzgebühren umgelegt, da er der Netzstabilität dient

Anschlusskasten

Speicher

DC

AC

Solargenerator

mittags

nachts

mitt

ags

Umrichter

Verbraucher im Haushalt

Zweirichtungs- zähler

Anschlusskasten

Automatische Trennung bei Stromausfall

abends

Einspeisezähler

Versorgungsnetz

Hier fehlt noch ein vorschriftsmäßiger Batterieschrank

Hoch-

preis

Speicher

DC

AC

Solargenerator

Verbraucher im Haushalt

Zweirichtungs-zähler mit Verarbeitung d. Preissignals

Ausnutzen starker Strompreisunterschiede (Automatisch )

Versorgungsnetz

Bi-direktionaler Umrichter

Haus-anschluss-kasten

Niedrig-

preis

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 zuBürgerbeteiligung 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

Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

Im Katastrophenfall: haben wir eine Selbstversorgungs-fähige Energie-Insel

Solaranlagen, Windanlagen, Kurzzeitspeicher, Langzeitspeicher

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

Drei Handlungs-Schwerpunkte