Anfang des Jahres 2012 hat es auf dem Photovoltaik (PV)-Markt eine wichtige Wendung gegeben.
Erstmals fiel die staatliche Einspeisevergütung für PV-Strom unter den Brutto-Strompreis
für Privathaushalte. Voraussichtlich wird dieser Trend in den kommenden Jahren zunehmen,
was aus wirtschaftlicher Sicht den Verbrauch von selbst produziertem PV-Strom immer interessanter
macht. So gilt es zukünftig bei der Installation einer PV-Anlage darauf zu achten, den
Eigenverbrauch zu erhöhen, um dadurch von dieser Entwicklung zu profitieren. Dazu gibt es
grundsätzlich zwei Möglichkeiten:
Auf der einen Seite besteht die Option, den Stromverbrauch zeitlich am Ertrag der PV-Anlage
zu orientieren. Dabei ist jedoch die Tatsache zu berücksichtigen, dass die meisten Haushalte
auch abends und nachts Strom verbrauchen und die Kopplung des Stromverbrauchs an den
Ertrag somit nie in ganzem Umfang zu realisieren ist.
Eine andere Möglichkeit ist es, einen Energiespeicher zu installieren. Dieser speichert den überschüssigen
Strom und gibt ihn zu Zeiten, in denen der Ertrag zu gering ausfällt, wieder ab.
So kann auch auch bei Dunkelheit der selbst erzeugte Strom verbraucht werden. Dadurch wird
der Besitzer einer solchen PV-Speicher-Kombination unabhängiger vom Strommarkt und den
voraussichtlich steigenden Strompreisen, er steigert also seinen Autarkiegrad.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dieser Variante der Eigenverbrauchssteigerung, wobei in Zukunft
ein Zusammenspiel von beiden Möglichkeiten nötig sein wird, um den Eigenverbrauch
bestmöglich zu steigern.
CD-Rom nicht im Lieferumfang enthalten
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Zielsetzung und Fragestellung
1.2 Struktur der Arbeit
1.3 Solar-Decathlon und Ecolar-Home
2 Daten, Grundlagen und Szenarien für das Programm
2.1 PV-Anlage
2.1.1 Ertragskurve
2.1.2 Mittlerer zu erwartender Jahresertrag
2.1.3 Degradation
2.2 Energiespeicher
2.3 Verbrauchskurven
2.4 Szenarien
2.4.1 Haushaltsstrompreise und Einspeisevergütungen
2.4.2 Kosten pro Kilowatt Peak PV-Anlagenleistung
2.4.3 Kosten pro Kilowattstunde Speicherkapazität
2.5 Grundlagen zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
2.5.1 Tilgungszuschuss
2.5.2 Kreditkosten
2.5.3 Betriebskosten
2.5.4 Rendite
2.5.5 Gesamtkosten
2.5.6 Amortisationszeit
2.5.7 Stromgestehungskosten
2.5.8 Kosten pro gespeicherte Kilowattstunde
2.6 Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad
2.7 Parameterliste
3 Das MatLab®-Programm
3.1 Aufbau
3.2 Erläuterung der einzelnen Programmteile
3.2.1 Initialisierung
3.2.2 Berechnungen vorab
3.2.3 Minütliche Rechenschritte
3.2.4 Monatliche Rechenschritte
3.2.5 Quartalsweise Rechenschritte
3.2.6 Jährliche Rechenschritte
3.2.7 Endberechnung
3.3 Weiterführende Aufgaben
3.3.1 Erweiterungen des Programms
3.3.2 Programmierung eines autonomen Programms mit Benutzeroberfläche
4 Programmanwendung
4.1 Mittelfristige Marktanalyse
4.1.1 Rendite
4.1.2 Amortisationszeit
4.1.3 Stromgestehungskosten
4.1.4 Speicherkosten pro Kilowattstunde
4.2 Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad
5 Vorschläge zur Energiespeicherwahl für das Ecolar-Home
6 Diskussion
7 Zusammenfassung und Fazit
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Simulationsprogramms für PV-Anlagen mit Energiespeicher, um die optimale Dimensionierung unter Berücksichtigung von Wirtschaftlichkeit, Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad zu bestimmen.
- Entwicklung eines Simulationsprogramms auf Basis von MatLab
- Analyse der Wirtschaftlichkeit von PV-Speichersystemen
- Untersuchung von Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad
- Durchführung einer mittelfristigen Marktanalyse
- Erstellung von Anwendungsvorschlägen für das Ecolar-Home
Auszug aus dem Buch
1.3 Solar-Decathlon und Ecolar-Home
Die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung (HTWG) in Konstanz war einer von rund 150 Bewerbern für den Solar-Decathlon-Europe-2012. Dieser Wettbewerb findet jährlich in Madrid statt und wurde vom spanischen Wohnungsbauministerium und dem US-Energieministerium initiiert. Als Vorbild diente der amerikanische Solar-Decathlon, welcher erstmals 2002 in Washington veranstaltet wurde. Beim Solar-Decathlon messen sich 20 Teams aus der ganzen Welt in zehn Disziplinen. Ziel ist es, ein Haus zu bauen, welches die Sonnenenergie nutzt und zeigt, dass „eine optimale Verbindung von Energieeffizienz, Ökologie, Wirtschaftlichkeit und gutem Design möglich ist.“ (vgl. [ECO12], S. 4)
Nachfolgend sind die zehn Disziplinen aufgeführt:
1 Architektur
2 Technisches Konzept und Konstruktion
3 Energieeffizienz
4 Energiebilanz
5 Wohnqualität
6 Haustechnik
7 Kommunikation und soziales Bewusstsein
8 Industrialisierung und Marktfähigkeit
9 Innovation
10 Nachhaltigkeit
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik des steigenden Eigenverbrauchs bei PV-Anlagen ein und stellt die Zielsetzung der Arbeit sowie das Ecolar-Home-Projekt vor.
2 Daten, Grundlagen und Szenarien für das Programm: Hier werden die notwendigen Parameter zur PV-Anlagensimulation, die Modellierung von Energiespeichern, Verbrauchskurven sowie wirtschaftliche Kennzahlen und Szenarien beschrieben.
3 Das MatLab®-Programm: Dieses Kapitel erläutert den strukturellen Aufbau und die einzelnen Prozeduren des erstellten Simulationsprogramms sowie mögliche Erweiterungsoptionen.
4 Programmanwendung: In diesem Kapitel werden Ergebnisse der Simulationen präsentiert, darunter eine Marktanalyse zu Rendite, Amortisationszeit, Stromgestehungskosten und Autarkiegrad.
5 Vorschläge zur Energiespeicherwahl für das Ecolar-Home: Hier werden spezifische Konzepte zur Implementierung von Energiespeichern im Forschungshaus Ecolar-Home erarbeitet.
6 Diskussion: Dieses Kapitel beleuchtet kritisch die Rahmenbedingungen, zukünftige Herausforderungen der PV-Speicher-Thematik sowie politische und gesellschaftliche Aspekte.
7 Zusammenfassung und Fazit: Das Fazit fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und bewertet die Erreichung der Zielsetzung hinsichtlich der optimalen Dimensionierung von PV-Speichersystemen.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Energiespeicher, Eigenverbrauch, Autarkiegrad, Wirtschaftlichkeit, Simulation, MatLab, Rendite, Stromgestehungskosten, Amortisationszeit, Ecolar-Home, Energiewende, Systemkosten, Lastprofil, Batterietechnologie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der wirtschaftlichen und technischen Bewertung von Photovoltaik-Anlagen, die mit stationären Batteriespeichern kombiniert sind, um den Eigenverbrauch und den Grad der Energie-Autarkie zu erhöhen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Modellierung von PV-Speichersystemen, die Berechnung von Wirtschaftlichkeitskennzahlen, die Analyse von Lastprofilen und die Anwendung dieser Simulationen auf zukünftige Marktszenarien.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Entwicklung eines flexiblen Simulationsprogramms, das es Nutzern ermöglicht, die optimale Kapazität und Leistung einer PV-Speicher-Anlage für verschiedene Haushaltsgrößen zu bestimmen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine numerische Simulation in der Software MatLab verwendet, die ein minütlich aufgelöstes Lastprofil über einen Zeitraum von 20 Jahren betrachtet und finanzmathematische Methoden zur Investitionsbewertung nutzt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Herleitung der physikalischen und ökonomischen Grundlagen, die detaillierte Programmierung des Simulators sowie die Durchführung einer mittelfristigen Marktanalyse und deren Auswertung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Photovoltaik, Eigenverbrauch, Autarkiegrad, Wirtschaftlichkeitsrechnung, Batteriespeicher und Simulation beschreiben.
Wie unterscheidet sich das Ecolar-Home-Basic vom Ecolar-Home-Original?
Das Ecolar-Home-Basic ist auf eine möglichst kostengünstige Grundausstattung ausgelegt, während beim Ecolar-Home-Original die aktuelle technische Ausstattung im Vordergrund steht.
Warum spielt die 60 %-Drosselung in der Arbeit eine Rolle?
Die Drosselung der Einspeiseleistung auf 60 % ist eine der Voraussetzungen für den Erhalt des KfW-Tilgungszuschusses für Energiespeicher, weshalb sie als relevanter Faktor für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung identifiziert wurde.
- Quote paper
- Pierre Laurenz (Author), 2013, Wirtschaftlichkeit, Eigenverbrauch und Autarkiegrad von Photovoltaik-Anlagen mit Energiespeicher, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/269492
