Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende

Studie: Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende
(PDF-Datei - Komplette Studie: 80 Seiten, 5917 kB, 06/2015)

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.

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.

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).

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