ACTEnglish version
News | 5.10.2015
PV-Nutzen

Wie Batteriespeicher das Stromnetz entlasten können

Im Projekt PV-Nutzen untersuchten Forscher das Potential von Photovoltaik-Speichern das Stromnetz zu entlasten und führten zudem eine Studie zur Akzeptanz und Investitionsbereitschaft durch.
© Sebastian Wetzeler, IFHT
Intelligente Speicher-Betriebsstrategien können sowohl das Netz ohne signifikante Abregelungsverluste entlasten und gleichzeitig den Eigenverbrauch erhöhen.
© ISEA
Aus der Befragung zur Akzeptanz von PV-Speicher-Systemen: Die Grafik zeigt Gründe für (oben) und gegen (unten) die Anschaffung eines Photovoltaik-Speichers.
© IÖW

Werden Photovoltaik-Anlagen mit Batteriespeichern kombiniert, erhöht das den Eigenverbrauch des Stroms im Wohngebäude. Jedoch belasten zu viele Photovoltaik-Anlagen durch hohe Einspeisung das Stromnetz. Energiespeicher zum Eigenverbrauch allein können das Netz nicht gezielt entlasten. Daher entwickelten Forscher nun Betriebsstrategien, um die Einspeiseleistung zu reduzieren.

Schnelle Wechsel von Stromverbrauch zu Stromerzeugung sind für den Betrieb des Stromnetzes problematisch. Bei solchen abrupten Wechseln können Batteriespeicher entlasten. Nimmt der Stromverbrauch im Haushalt zu, beispielsweise durch eine Waschmaschine, kann Strom aus der Batterie genutzt werden, um den Eigenstrombedarf im Haus zu decken. Das öffentliche Netz muss also weniger Zusatzstrom liefern. Umgekehrt kann Strom gespeichert werden, wenn die Solaranlage nach Abschalten der Waschmaschine plötzlich überschüssigen Strom erzeugt. Das Netz muss weniger Strom in kurzer Zeit aufnehmen.

Jetzt belegen die Ergebnisse des Forschungsprojektes PV-Nutzen das Gegenteil. Die Forscher untersuchten Nutzen von Speichern in PV-Anlagen unter Berücksichtigung von:

  • Speichertechnologie, -auslegung und -betriebsweise,
  • Wirkungen in Verteil- und Übertragungsnetzen,
  • betriebs- und volkswirtschaftlichen Wirkungen sowie
  • ökologischen und sozialen Fragestellungen

Photovoltaik-Speicher spielen eine wachsende Rolle im Energiesystem, insbesondere in privaten Haushalten. Sie dienen jedoch nicht nur dazu, den Eigenverbrauch zu erhöhen, sondern eignen sich auch dazu, Systemdienstleistungen zu erbringen: PV-Speicher unterstützen die Frequenzhaltung und können Erzeugungsspitzen kappen. Die Speicher-Nutzung für diese Zwecke kann jedoch den Eigenverbrauch reduzieren und führt daher meist zu ökonomischen Einbußen des Haushalts. Dies verringert oftmals die Akzeptanz von PV-Speichern für solche Systemdienstleistungen. Forscher des Instituts für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA) und des Institutes für Hochspannungstechnik (IFHT) an der RWTH Aachen sowie des Instituts für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) haben daher im Projekt PV-Nutzen die Akzeptanz und Investitionsbereitschaft empirisch untersucht.

Mehrheit der PV-Anlagen-Besitzer würde in PV-Speicher investieren

„Unsere Befragung von privaten Photovoltaik-Anlagen-Besitzern zeigte, dass ca. 70 Prozent der befragten Anlagenbesitzer grundsätzlich bereit sind in einen PV-Speicher zu investieren“, sagt Dr. Swantje Gährs, wissenschaftliche Mitarbeiterin am IÖW Berlin. Insgesamt wurden 532 Interviews mit PV-Anlagen-Besitzern in Deutschland geführt. Dabei wurden per Zufallsprinzip nur PV-Anlagen ausgewählt, die nach 2010 installiert wurden und eine maximale Leistung von 15 kWp haben. Gährs fügt hinzu: „Die größten Hürden sehen die Befragten in den hohen Investitionskosten und Unsicherheiten bei der Nutzungs- und Lebensdauer. Hierzu sind aus unserer Sicht eine Garantie für die Nutzungsdauer sowie eine umfassende Aufklärung der Kunden über Nutzen und Fördermöglichkeiten von PV-Speichern notwendig“.

Einspeisespitzen verringern

Netze lassen sich mittels einer intelligenten Programmierung des Speichers entlastet. Durch gezielte Speicherung von Einspeisespitzen, beispielsweise mithilfe der Persistenz-Prognose, können diese deutlich verringert werden. Dabei werden für die Einspeicherung der Verbrauchsverlauf der Vorwoche und das Profil der Solarerzeugung vom Vortag zugrunde gelegt. Solche Prognose-Strategien verlängern überdies die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien: Denn sie vermeiden (zu) hohe Ladezustände des Speichers und damit eine schnelle Alterung der Anlagen. Wird die Netzeinspeisung der Solaranlage zusätzlich auf 60 Prozent ihrer Maximalleistung begrenzt, werden Einspeisespitzen im Netz noch verlässlicher reduziert.

Speicherrechner für PV-Anlagen-Besitzer

Besonders mit Blick auf fallende Einspeisetarife und steigende Elektrizitätspreise wird der Eigenverbrauch des selbst erzeugten Photovoltaik-Stroms zunehmend interessanter. Aufgrund steigender Forschung und einer wachsenden Zahl an Herstellern werden Speicher zunehmend effektiver bei gleichzeitig abnehmenden Marktpreisen. Eine sich dabei ergebende Hauptfrage ist die nach der optimalen Speichergröße für einen bestimmten Haushalt. Diese Frage kann mit dem im Projekt entwickelten PV-Speicherrechner beantwortet werden. Dieses Tool berechnet neben der Wirtschaftlichkeit eines ausgewählten Systems auch dessen Eigenverbrauchsquote. Dabei sind sämtliche Parameter, welche die Wirtschaftlichkeitsberechnung beeinflussen – wie beispielsweise Batteriepreis, Strompreis, Einspeisetarif etc. – offen dargelegt und können bei Bedarf nach eigenem Ermessen geändert werden. Die Software gibt so eine Empfehlung für die wirtschaftlichste Speichergröße.

Grundlage weiterer Forschung

Die Ergebnisse des Projektes dienen als Grundlage für weitere Forschungsvorhaben für die Integration von Erneuerbaren und der Energiespeicherung, die über die Speicherung des Photovoltaik-Stroms hinausgehen. „Probleme durch zu hohe PV-Einspeisung werden durch die PV-Anlage verursacht und nicht durch den Speicher“, fasst Janina Moshövel, Projektleiterin von PV-Nutzen und Teamleiterin „PV-Speichersysteme“ am ISEA RWTH Aachen zusammen und ergänzt: „Daher müssten PV-Anlagen generell eingeschränkt werden. Potentielle Abregelungsverluste können durch geeignet betriebene Speichersysteme kompensiert werden, wodurch insgesamt eine Netzentlastung ohne signifikante Energieverluste erreicht werden kann.“

Weiterführende Informationen zum abgeschlossenen Forschungsprojekt PV-Nutzen gibt es auf der Projekt-Visitenkarte.

Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

25. September 2017
EU PVSEC 2017

26. September 2017
Batterien für Bordnetze, Hybrid- und Elektrofahrzeuge

5. Oktober 2017
Batterieinnovation - Forschung, Einsatz, Wirtschaftlichkeit

» Alle Termine

Geförderte Projekte

Projektsuche
» Alle Projekte