In dieser Bachelorarbeit soll untersucht werden, ob sich ein wirtschaftlicher Einsatz von Solarenergie-Akkumulatoren unter besonderen Bedingungen ergeben kann. Hierzu werden verschiedene optimierte Bedingungen definiert, welche sich beispielsweise auf besondere Konstellationen der Größe der PV-Anlage und des Speichers oder auf besondere Lastprofile der Verbraucher erstrecken. Danach wird eine Simulation mit den vorher festgelegten Parametern durchgeführt. Für einen Anwendungsfall wird dann mit realen Kosten einer möglichen Anlage eine Wirtschaftlichkeitsrechnung aufgestellt.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Politische und gesetzliche Rahmenbedingungen
2.2 Grundlagen und Stand der Technik von Speichersystemen
3 Rahmenbedingungen der Simulation
3.1 PV-Erzeugungsprofil
3.2 Lastprofil
3.3 Dimensionierung von Speichersystemen
3.4 Simulationssoftware
4 Voruntersuchungen
4.1 Vorgehen
4.2 Anlagenparameterauswahl
4.3 Simulationsergebnisse
4.4 Fazit
4.5 Vergleich mit dem Unabhängigkeitsrechner der HTW Berlin
5 Simulation unter besonderen Bedingungen
5.1 Variante 1: Haushalt mit überwiegendem Verbrauch in der Nacht
5.1.1 Parameterauswahl
5.1.2 Simulationsergebnisse
5.1.3 Vergleich mit Haushalt mit überwiegendem Verbrauch am Tag
5.2 Variante 2: Gewerbebetrieb mit stündlichen Lastspitzen
5.2.1 Parameterauswahl
5.2.2 Simulationsergebnisse
6 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
6.1 Methoden der Investitionsrechnung
6.2 Kosten
6.3 Erträge
6.4 Weitere Parameter
6.5 Finanzbedingungen
6.6 Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsberechnung
7 Diskussion der Ergebnisse
7.1 Schlussfolgerungen
7.2 Kritische Betrachtung
7.3 Ausblick
8 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Ziel der Arbeit ist die ökonomische und energetische Analyse des wirtschaftlichen Einsatzes von Solarenergie-Akkumulatoren unter spezifischen Einsatzbedingungen. Es wird untersucht, ob und unter welchen Konstellationen, etwa bei variierenden Lastprofilen oder Anlagengrößen, Batteriespeichersysteme eine wirtschaftlich vorteilhafte Ergänzung zu Photovoltaikanlagen darstellen.
- Analyse von Eigenverbrauchsquote und Autarkiegrad durch Simulationen.
- Einfluss unterschiedlicher Lastprofile (Haushalt, Gewerbe, Landwirtschaft) auf die Anlagenauslegung.
- Wirtschaftlichkeitsvergleich verschiedener KfW-Förderprogramme.
- Dynamische Investitionsrechnung zur Bewertung der Rentabilität von Speichersystemen.
Auszug aus dem Buch
3.3 Dimensionierung von Speichersystemen
In der Studie ”Optimale Dimensionierung von PV-Speichersystemen”der HTW Berlin wurden durch Simulationsrechnungen die Zusammenhänge von Eigenverbrauchsanteil, Autarkiegrad und PV-System mit Speicher untersucht. Der Eigenverbrauchsanteil gibt den Anteil der erzeugten PV-Energie an, der zeitgleich vor Ort verbraucht wird. Der sogenannte Autarkiegrad (Deckungsgrad) beschreibt den Anteil des Strombedarfs, der durch das PV-Speichersystem zeitgleich versorgt wird.
Ergebnis dieser Studie sind der jahresmittlere Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad je nach Größe des PV-Speichersystems. Die PV-Leistung und nutzbare Speicherkapazität wurden auf den Jahresstrombedarf normiert. Wie die Abbildung 12 zeigt, sinkt mit zunehmender PV-Leistung der Eigenverbrauchsanteil, wohingegen der Autarkiegrad ansteigt. Durch einen Batteriespeicher lassen sich beide Größen in der Regel erhöhen.
Beispielsweise erzielt ein Haushalt mit einem Jahresstrombedarf von 4MWh (4.000kWh) und einem PV-System mit einer Leistung von 4kWp einen Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad von jeweils rund 30%. Durch einen zusätzlichen Batteriespeicher mit einer nutzbaren Kapazität von 1kWh/MWh (hier: 4kWh) kann der Eigenverbrauchsanteil auf 60% und der Autarkiegrad auf 55% gesteigert werden [14].
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Relevanz des Eigenverbrauchs von Solarstrom aufgrund sinkender Einspeisevergütungen und steigender Strombezugspreise sowie die Zielsetzung der Arbeit.
2 Grundlagen: Bietet einen Überblick über die gesetzlichen Rahmenbedingungen (EEG), Förderprogramme und den Stand der Technik bei Batteriespeichersystemen.
3 Rahmenbedingungen der Simulation: Definiert die notwendigen Parameter für die Simulation, einschließlich PV-Erzeugungsprofil, Lastprofiltypen und die Dimensionierung von Speichern.
4 Voruntersuchungen: Analysiert durch erste Simulationsreihen das Verhalten verschiedener Standardlastprofile und vergleicht die Ergebnisse mit externen Benchmarks.
5 Simulation unter besonderen Bedingungen: Untersucht spezifische Anwendungsfälle wie Haushalte mit hohem Nachtverbrauch oder Gewerbebetriebe mit Lastspitzen.
6 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung: Bewertet die Investitionen anhand dynamischer Methoden wie Kapitalwert und internem Zinsfuß unter Berücksichtigung verschiedener KfW-Förderungen.
7 Diskussion der Ergebnisse: Kritische Reflexion der Simulationsergebnisse, Herausarbeitung der Schlussfolgerungen und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.
8 Zusammenfassung: Fasst die wesentlichen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und bewertet die wirtschaftliche Attraktivität von PV-Speichersystemen.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Solarenergie, Batteriespeicher, Eigenverbrauch, Autarkiegrad, Wirtschaftlichkeitsrechnung, Investition, EEG, KfW, Simulation, PV-Anlage, Haushaltsstrom, Lastprofil, Strompreise, Erneuerbare Energien
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, unter welchen spezifischen Bedingungen der Einsatz von Solarenergie-Akkumulatoren zur Steigerung des Eigenverbrauchs und der Autarkie wirtschaftlich sinnvoll ist.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die energetische Simulation von PV-Speicher-Systemen, die Analyse unterschiedlicher Lastprofile und die ökonomische Bewertung von Investitionen unter Berücksichtigung von Förderprogrammen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, Handlungsempfehlungen für den wirtschaftlichen Einsatz von Speichersystemen in verschiedenen Anwendungsfeldern wie Haushalten und Gewerbebetrieben abzuleiten.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden dynamische Simulationsprogramme zur Auslegung der PV-Anlagen genutzt und die Rentabilität mittels Kapitalwertmethode sowie dem internen Zinsfußverfahren berechnet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Definition von Rahmenbedingungen, die Durchführung von Simulationsreihen für verschiedene Nutzerprofile und eine detaillierte Wirtschaftlichkeitsanalyse inklusive Finanzierungsszenarien.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Eigenverbrauchsquote, Autarkiegrad, KfW-Förderung, PV-Anlagengröße und Investitionsrechnung bestimmt.
Warum sind Standardlastprofile laut der Arbeit nur bedingt geeignet?
Aufgrund ihrer Mittelung und geringen zeitlichen Auflösung bilden sie die Realität eines individuellen Verbrauchsverhaltens oft ungenau ab, was zu einer Überschätzung der Autarkiewerte führen kann.
Welchen Einfluss hat das KfW-Förderprogramm 275 auf die Rentabilität?
Durch den enthaltenen Tilgungszuschuss verbessert sich der Kapitalwert einzelner Investitionen signifikant, wodurch Kombinationen wirtschaftlich lohnend werden können, die ohne Förderung negativ ausfallen würden.
- Citar trabajo
- Philipp Stoebel (Autor), 2015, Wirtschaftlicher Einsatz von Solarenergie-Akkumulatoren unter besonderen Einsatzbedingungen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/351594
