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Elektrischer Speicher
BMWi
Netzmanagement 7.11.2016

In dem Verbundprojekt NET-PV entwickeln Wissenschaftler neue Geschäftsmodelle für den Betrieb von PV Speichern mit Netzdienstleistungen, welche über eine zentrale Leitwarte geregelt werden können.
© Shutterstock/Snw

Mit dezentralen PV-Batteriesystemen das Netz managen

Wie lassen sich bereits vorhandene sowie neue Photovoltaikanlagen netzdienlich ins Stromnetz integrieren? Wie erhöht sich der Ausbau von fluktuierendem Photovoltaik-Strom an der Gesamtstromerzeugung weiter, ohne die Stabilität des Stromnetzes zu gefährden? Und wie nehmen Betreiber eine PV-Anlage am Regelenergiemarkt aktiv teil? Diesen Fragen gingen Forscher derzeit im Verbundprojekt NET-PV nach.

Projektstatus Projekt abgeschlossen
Typische Anlagengröße / Energie 5-10 KWh (genaue Festlegung erfolgt noch)
Typische Anlagengröße / Leistung 5-15 KW (genaue Festlegung erfolgt noch)
Typische Entladezeit 1 bis 8 Stunden
Ansprechzeit bei Bereitstellung der Energie Im Minutenbereich
Typische Zeit zwischen Ein- und Auslagerung Abhängig vom Betriebsmodus; 1 bis 8 Stunden
Anwendungsfelder Netzdienstleistung und Eigennutzung
Projektlaufzeit November 2012 bis Oktober 2016

Photovoltaikanlagen auf Hausdächern können in Verbindung mit dezentralen elektrischen Speichern netzdienlich betrieben werden. In dem Verbundprojekt NET-PV entwickeln Wissenschaftler aus Forschung und Industrie neue Geschäftsmodelle für den Betrieb von PV-Speichern mit Netzdienstleistungen. Diese sollen künftig über eine zentrale Leitwarte geregelt werden können. Projektpartner sind das Fraunhofer ISE, KACO new energy, IDS, Saft Batterien, E3 Energie Effizienz Experten (ehemalig Würth Solar) und die Stadtwerke Schwäbisch Hall.

  • In dem Verbundprojekt NET-PV entwickeln Wissenschaftler neue Geschäftsmodelle für den Betrieb von PV Speichern mit Netzdienstleistungen, welche über eine zentrale Leitwarte geregelt werden können. © Shutterstock/Snw
  • Die Abbildung zeigt das Blockschaltbild des prinzipiellen Systemaufbaus. © Stadtwerke Schwäbisch Hall

Untersucht wird die Teilnahme an dem Regelenergiemarkt im Bereich von Primär-, Sekundär- und Minutenreserven und deren Kombination mit dem Eigenverbrauch im Haushalt. Aus diesen Studien werden die Modelle, aus der Perspektive der beteiligten Akteure mit Aussagen zur einzel- und gesamtwirtschaftlichen Tragfähigkeit der unterschiedlichen Betriebsarten erstellt. Die neu zu entwickelten Komponenten mit Ihren hohen Anforderungen unter anderem der Leistungselektronik, der Batterien auf Basis von Lithium-Ionen und die Anbindung der Fernwirktechnik an die dezentralen PV-Speichereinheiten mit den verschiedenen Betriebsführungen, werden im Versorgungsgebiet der Stadtwerke Schwäbisch Hall in der Praxis erprobt.

Mittels dezentralen, elektrischen Speichern und einem steigenden Eigenverbrauchsanteil von PV-Strom in Privathaushalten werden Verteil- und Übertragungsnetze entlastet, die durch die Einspeisung entstehenden Probleme in Bezug auf Spannungsqualität und Betriebsmittelüberlastungen vermieden und Netzausbaumaßnahmen minimiert.

Optimierung und Wirtschaftlichkeit

Die Integration von Batteriespeichern in dezentrale PV-Anlagen ermöglicht bei netzdienlicher Betriebsführung eine Entlastung der Netze und sorgt dafür, dass ein Großteil der lokal erzeugten Energie auch lokal verbraucht oder zu einem späteren Zeitpunkt transportiert werden kann. Ebenso wird aktives Management von Verteilnetzen möglich. Durch die Netzdienstleistungen der Speicher können durch den Betrieb zusätzlich Erträge erzielt werden.
Die Netzdienstleistung stellt für den Betreiber je nach Geschäftsmodell und Betrieb der PV-Batteriesysteme eine weitere Einnahmequelle neben der Steigerung der Eigenversorgung im Haushalt dar.

Für die alleinige Teilnahme der PV-Speichersystem an den Netzdienstleistungen müssen je nach Art der Regelenergie über 1.000 Einheiten zusammengeschlossen werden. Es sind Kombinationen von PV-Speicherkapazitäten mit weiteren Energieerzeugern möglich, sofern eine Präqualifikation des Kraftwerksverbundes für den erfolgreichen Einsatz der Systemdienstleistungen durchgeführt wurde.

Feldversuch mit dezentralen PV-Batteriesystemen

Ziel des Projektes „Netzmanagement von optimierten dezentralen PV-Batteriesystemen in der Niederspannungsebene“, kurz NET-PV, ist die Basis eines transparenten energie- und kosteneffizienten, sowie sicheren und zuverlässigen Betriebs von dezentralen PV-Batteriesystemen zu schaffen. Das ermöglicht einen Beitrag aus Netzsicht und aus Sicht der Anlagenbesitzer für eine nachhaltige, wirtschaftliche und umweltverträgliche Energieversorgung. In diesem Zusammenhang müssen aktive Verteilnetze zukünftig neben der Überwachung der an das Verteilnetz angeschlossenen Komponenten, lokale Regelmöglichkeiten vorsehen. Die Zusammenschaltung der dezentralen PV-Batteriesysteme für Netzdienstleistungen, wollen die Forscher in einem Feldversuch im Versorgungsgebiet der Stadtwerke Schwäbisch Hall untersuchen. Das Zielsystem ist für die Anwendung im Einfamilienhaus und Kleingewerbe innerhalb des Niederspanungsnetzes vorgesehen.

Teilvorhaben

  • Erstellung Geschäftsmodell nach Potentialstudie und Systemsimulation
    Darstellung eines zukunftsweisenden Geschäftsmodelles für den PV Speicherbetrieb  mit Netzdienstleistungen.
  • Kommunikation Komponenten
    Aufzeigung einer funktionsfähigen, anwendbaren Kommunikationslösung zwischen den Komponenten über die Feldbusebene.
  • Kommunikation im Gebäude und im elektrischen Verteilnetz
    Aufzeigung einer funktionsfähigen, anwendbaren Kommunikation mit Durchführung von Schalthandlungen im Gebäude und im elektrischen Verteilnetz-(Teilvorhaben c)
  • Betriebsführungskonzepte für Verteilnetz und Haus
    EMS mit PV-Speichersystem Darstellung einer einsatzfähigen Soft- und Hardwarelösung für die Betriebsführung im Gebäude und im Verteilnetz
  • Feedbacksystem
    Darstellung eines einsatzfähigen Feedbacksystem für das PV- Speichersystem
  • Batterie mit Batteriemanagementsystem
    Einsatz von funktionsfähigen seriennahen Prototyp-Batteriespeichern und Batteriemanagementsystem für das Testlabor und den Feldtestbetrieb-Teilvorhaben
  • Systemtechnik - Leistungselektronik
    Einsetzbare funktionsfähige seriennahe Leistungselektronik für das Testlabor und den Feldtestbetrieb
  • Aufbau Testsystem
    Erfolgreich durchgeführter Labortest mit allen der im Gesamtsystem notwendigen Komponenten
  • Feldtest
    Durchgeführter und bewerteter Feldtestbetrieb zur Erforschung der Netzdienstleistung im Versorgungsgebiet der Stadtwerke Schwäbisch Hall
Gefördert durch die Bundesregierung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Termine

23. Oktober 2017
E-Mobility Power System Integration Symposium

24. Oktober 2017
Wirtschaftliche Energiespeicher

7. November 2017
Energiespeicher & Wärmepumpentechnologie

» Alle Termine

Infobox

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.