Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung, inwieweit einzelne Haushalte mit einer Photovoltaikanlage und einem dazugehörigen Speicher unabhängig von den zentralen Stromerzeugern sein können. Ergänzend soll der Stromeigenverbrauchsanteil bei einem Zusammenschluss von 100 Haushalten ermittelt werden. Zudem soll eine kurze Betrachtung der Wirtschaftlichkeit erfolgen.
In Zeiten der Energiewende, zunehmender Verknappung von fossilen Energieträgern und steigenden Strompreisen werden Photovoltaikanlagen, welche aus der Sonneneinstrahlung nutzbaren Strom erzeugen, immer attraktiver. Prinzipiell stellt sich für Eigentümer einer Photovoltaikanlage die Frage, ob es sinnvoller ist die erzeugte Energie selbst zu nutzen oder diese gegen einen Erlös in das Stromnetz einzuspeisen. In vielen Ländern erhält der Kunde eine wesentlich geringere Vergütung für die Einspeisung, als er für den Bezug zahlen muss.
Dieser Umstand legt eine Eigennutzung des generierten Stroms nahe. Die Nutzung des eigenen Stroms ist auch ohne Energiespeicher möglich. Da jedoch der Prozess der Energiegewinnung bei PV-Anlagen sehr wetter- und tages-zeitabhängig ist, kann ohne eine Speicherung nur ein geringer Teil der Energie selbst verwendet werden. Speziell am Beispiel eines durchschnittlichen, in Vollzeit arbeiten-den Haushalts wird dieser Effekt deutlich. Während der sonnenreichsten Zeit tagsüber sind die Bewohner des Hauses auf Arbeit und verbrauchen somit nicht mehr als die Grundlast. In den Verbrauchsspitzenzeiten früh vor der Arbeit und nach Feierabend sind die PV-Erträge nur noch gering. Den Anteil der Eigennutzung könnte man durch einen passenden Speicher entscheidend erhöhen. Problematisch ist jedoch, dass das Speichern von Strom bis jetzt relativ aufwändig und durch die teuren Akkus kostenintensiv und wenig rentabel war.
Jedoch hat sich die Situation in den letzten Jahren zunehmend verändert, da die Preise für Batterien, als auch für PV-Anlagen drastisch gesunken, während im Gegenzug die Kosten für Strom gestiegen sowie die Vergütungen für eingespeisten Strom gesunken sind. Diese Entwicklung sorgt dafür, dass Energiespeicher, falls diese eine ausreichende Deckung des Bedarfs garantieren können sowie bezahlbar bleiben, eine attraktive Ergänzung zur Einspeisung der Energie ins Stromnetz der großen Anbieter darstellen.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Theoretischer Hintergrund
2.1 Einsetzbare Komponenten
2.1.1 PV-Module
2.1.2 Akkumulatoren
2.2 Preisentwicklung der Komponenten
2.2.1 PV-Module
2.2.2 Akkumulatoren
3. Entwicklung des Forschungsmodells
3.1 Bereitgestellte Daten
3.1.1 Haushalte
3.1.2 Sonneneinstrahlung
3.2 Datenauswertung
4. Ergebnisse der Datenauswertung
4.1 Einzelne Haushalte
4.1.1 Autarkiegrad
4.1.2 Nutzbarkeit der PV-Energie
4.1.3 Wirtschaftlichkeit
4.2 Zusammenschluss von 100 Haushalten
4.2.1 Autarkiegrad
4.2.2 Nutzbarkeit der PV-Energie
4.2.3 Wirtschaftlichkeit
5. Diskussion der Ergebnisse
6. Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht, inwieweit Haushalte durch Photovoltaikanlagen mit Batteriespeichern autark von zentralen Stromerzeugern agieren können. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Vergleich zwischen dem Betrieb einzelner Haushalte und einem gemeinschaftlichen Zusammenschluss von 100 Haushalten, um die Auswirkungen auf Eigenverbrauch und Wirtschaftlichkeit zu analysieren.
- Analyse des Autarkiegrades bei variierenden PV- und Akku-Größen.
- Untersuchung der Nutzbarkeit der generierten PV-Energie.
- Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Speichersystemen.
- Vergleich der Lastprofil-Ausgleichseffekte bei Zusammenschlüssen.
- Technische Grundlagen von PV-Modulen und Akkumulatoren.
Auszug aus dem Buch
2.1.2.1 Lithium-Ionen
Trotz den vergleichsweise hohen Herstellungskosten, haben sich in den letzten Jahren Lithium-Ionen-Akkus vor allem wegen deren hoher Energiedichte im Bereich der portablen Geräte etabliert. Der Wirkungsgrad derartiger Batterien liegt bei 80% bis 85% bei einer Lebensdauer von 5-20 Jahren. Dabei ist zu beachten, dass es eine Vielzahl von Varianten mit variierenden, spezifischen Eigenschaften sowie nur begrenzte Lithium Vorräte gibt. Vorteile dieser Technologie sind die lange Lebensdauer, die geringen Anforderungen an den Aufstellort, die, durch die Energiedichte bedingte, kompakte Aufbauart und der geringe Wartungsaufwand. Nachteilig sind die relativ hohen Kosten, die gesteigerte Brandgefahr sowie die bis jetzt geringe Erfahrung mit der Technologie. (vgl. Sauer 2013, S. 6f.)
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Motivation und Zielsetzung der Untersuchung im Kontext der Energiewende und der wirtschaftlichen Nutzung von PV-Strom.
2. Theoretischer Hintergrund: Vorstellung der technischen Komponenten, insbesondere PV-Module und Batterietechnologien, sowie deren Preisentwicklung.
3. Entwicklung des Forschungsmodells: Beschreibung der Datengrundlage und der verwendeten Methodik zur Simulation der Stromverbräuche und Energieerzeugung.
4. Ergebnisse der Datenauswertung: Darstellung und Analyse der Autarkiegrade, Nutzbarkeit und Wirtschaftlichkeit für Einzelhaushalte und Zusammenschlüsse.
5. Diskussion der Ergebnisse: Kritische Reflexion der Datenbasis, Annahmen und methodischen Einschränkungen der Untersuchung.
6. Fazit und Ausblick: Zusammenfassung der Haupterkenntnisse und Bewertung des Potenzials zukünftiger dezentraler Energieversorgungssysteme.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Batteriespeicher, Autarkiegrad, Wirtschaftlichkeit, Eigenverbrauch, Energiewende, Lastprofil, Lithium-Ionen-Akku, Blei-Säure-Akku, Stromnetz, PV-Anlage, Dezentrale Energiesysteme, Erneuerbare Energien, Simulation, Energiekosten.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die Auswirkungen von Akkuspeichern auf die Unabhängigkeit und Rentabilität von Photovoltaikanlagen in privaten Haushalten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die technische Ausstattung von PV-Systemen, die Speichertechnologien und die Optimierung des Eigenverbrauchs durch Lastmanagement.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, den Autarkiegrad einzelner Haushalte und von Zusammenschlüssen zu ermitteln sowie eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchzuführen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine datenbasierte Simulation durchgeführt, die reale Stromverbräuche und Sonneneinstrahlungsdaten mittels VBA-Code in Excel verarbeitet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen, die Modellentwicklung sowie die detaillierte Auswertung für Einzelhaushalte und 100er-Verbünde.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen Photovoltaik, Autarkiegrad, Wirtschaftlichkeit, Batteriespeicher, Eigenverbrauch und Lastprofile.
Warum ist ein Zusammenschluss von 100 Haushalten effizienter?
Durch den Ausgleich unterschiedlicher Lastprofile der verschiedenen Haushalte entsteht eine gleichmäßigere Gesamtlast, was die Auslastung der PV-Anlagen verbessert.
Lohnt sich der Kauf eines Akkuspeichers nach den Ergebnissen der Arbeit?
Die Arbeit kommt zu dem Schluss, dass sich der Kauf eines Akkus für den Eigenverbrauch aktuell oft nicht rechnet, da PV-Anlagen ohne Akku wirtschaftlich profitabler sind.
- Quote paper
- Michael Herold (Author), 2015, Autarkie und Wirtschaftlichkeit von Solarenergie. Auswirkungen von Akkuspeichern auf einzelne und zusammengeschlossene Photovoltaikanlangen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/308701
