Studie: Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende

Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende Johannes Weniger - Joseph Bergner - Tjarko Tjaden - Volker Quaschning

80 Seiten
Herausgeber: HTW Berlin
ISBN 978-3-8305-3548-5
BWV · Berliner Wissenschafts-Verlag
Juni 2015

Klappentext

Mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach und eine Batteriespeicher im Haus können Wohngebäude einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Bis zu 80 Prozent des privaten Strombedarfs lassen sich durch typische photovoltaische Eigen­versorgungs­systeme in Verbindung mit Solar­strom­speichern decken. Außerdem lässt sich bei einer vorausschauenden Planung der Speicherladung die Netz­eins­peisung reduzieren und damit die Anzahl der installierbaren Photovoltaik­anlagen deutlich erhöhen.
Im Fokus steht die Analyse der Eigen­versorgung, Wirtschaft­lichkeit und Systemdienlichkeit von dezentralen Solarstromspeichern. Deren Potenzial überschreitet sogar das aller heute vorhandenen Pumpspeicher­kraftwerke. Damit sind Solarstromspeicher ein wichtiger Bestandteil zur Umsetzung der Energiewende und Realisierung einer klimaneutralen Energie­versorgung in Deutschland.

Schlussfolgerungen der Studie

Die in dieser Studie vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass dezentrale Solarstrom­speicher für einen schnellen Photovoltaik­ausbau und damit zur Umsetzung der Energiewende von entscheidender Bedeutung sind. Aus den Untersuchungen lassen sich folgende Schluss­folgerungen ziehen:

Um eine klimaneutrale Energie­versorgung in Deutschland zu erzielen, sollte die Photovoltaik mindestens 25% des Strombedarfs decken. Dazu ist eine installierte Photovoltaikleistung von 200 GW erforderlich, die sich durch einen jährlichen Zubau von 10 GW über 20 Jahre realisieren lässt.

Solange dieses jährliche PV-Zubauziel nicht erreicht wird, ist zur Verbesserung der Investitions­bedingungen eine Erhöhung der Einspeisevergütung notwendig.

Damit photovoltaische Eigen­versorgungs­systeme langfristig auch ohne Einspeise­vergütung auskommen, ist für eigen­verbrauchten und zwischen­gespeicherten Solarstrom eine Befreiung von der EEG-Umlage erforderlich. Andernfalls ist der notwendige PV-Zubau nicht realisierbar.

Mit zunehmendem PV-Ausbau ist zukünftig davon auszugehen, dass die Solarstrom­erzeugung tagsüber den Strombedarf in Deutschland übersteigt. Die anfallenden Überschüsse lassen sich durch verschiedene dezentrale Speicher­maßnahmen vollständig nutzen.

Das Potenzial dezentraler Batterie­speicher in Wohngebäuden übersteigt die gesamte Speicher­kapazität der derzeit in Deutschland vorhandenen Pump­speicher­kraftwerke.

PV-Systeme mit Batterie­speicher können den Großteil des Strombedarfs in Privat­haushalten decken und tragen somit zur Umsetzung der Energiewende im Hausbereich bei.

In Kombination mit Wärmepumpen und Elektro­fahrzeugen können PV-Speichersysteme auch zur Reduktion von Treibhaus­gasemissionen im Wärme und Verkehrssektor beitragen.

Ein wirtschaft­licher Betrieb von Solarstrom­speichern ist bei geringer Renditee­rwartung bereits bei Speicher­system­kosten von 2000 €/kWh möglich. Um für eine größere Markt­durchdringung erforderliche Systemkosten von unter 1000 €/kWh zu erzielen,sollte die Förderung der Markteinführung von dezentralen Solarstromspeichern weiter fortgeführt werden.

Solarstrom­speicher für die Eigen­versorgung leisten in Kombination mit einer Begrenzung der PV-Einspeise­leistung einen wichtigen Beitrag zur Integration hoher Photovoltaik­leistungen in das Energiesystem, da Überschüsse direkt vor Ort gespeichert und lokale Spannungsprobleme im Verteilnetz vermieden werden.

Um PV-Einspeise­spitzen durch Batterie­speicher abzufangen, sollte eine Reduktion der maximal zulässigen Einspeise­leistung von PV-Speichersystemen kurzfristig auf 50% und mittelfristig auf 40% der PV-Nennleistung angestrebt werden.

Um die Akzeptanz der Reduktion von Einspeise­spitzen zu erhöhen, sollten Systeme mit Einspeise­grenze aufgrund ihrer netzentlastenden Eigenschaften finanziell bessergestellt werden.

Durch Einbeziehung von PV und Last­prognosen kann mit einer voraus­schauenden Planung der Batterie­ladung sowohl ein netzdienlicher als auch eigen­versorgungs­optimierter Betrieb von Batterie­speichern realisiert werden.

Der prognose­basierte Speicher­betrieb lässt sich auf Basis von lokal erstellten Prognosen umsetzen und trägt zur Reduktion von Abregelungsverlusten bei, was für den Anlagen­betreiber finanziell vorteilhaft ist.

Dadurch können Solarstrom­speicher ohne externe Informationen oder Steuerungs­signale netzdienlich betrieben werden, weshalb es keiner aufwendigen Kommunikations­technik und zentralen Steuerung bedarf.

Neben der Reduktion der maximalen Einspeise­leistung trägt eine prognose­basierte Betriebsführung auch zur Verstetigung der Netzeinspeisung bei, da bewölkungsbedingte Leistungs­fluktuationen abgeschwächt werden.

Für eine Vielzahl verteilter PV-Speicher­systeme konnte bei Anwendung prognose­basierter Betriebs­strategien eine Reduktion der Netzeinspeisung auf unter 50% der PV-Nennleistung nachgewiesen werden. Dadurch ist eine Steigerung der Netzaufnahmefähigkeit um mindestens 60% möglich.

Dezentrale Solarstrom­speicher sind daher ein wichtiger Bestandteil zur Umsetzung der Energie­wende und Realisierung einer klimaneutralen Energieversorgung.

Herausgeber und Förderung

Die Studie wurde von der Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin erstellt.
Diese Studie entstand im Vorhaben PVprog, das im Umwelt­entlastungs­programm II aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und des Landes Berlin gefördert wurde. (Förderkennzeichen 11410 UEP II/2).