ISBN 9783843936897

978-3-8439-3689-7, Reihe Energietechnik

Raphael Hollinger
Gepoolte PV-Heimspeicher zur Bereitstellung von Primärregelleistung

163 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2018), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Erzeugung elektrischer Energie durch PV-Anlagen zur Eigenversorgung ist wirtschaftlich und ökologisch interessant und seit vielen Jahren üblich, insbesondere bei Einfamilienhäusern. Ein wachsender Anteil dieser Einfamilienhäuser mit PV-Anlagen nutzt eine Batterie zur weiteren Reduktion des Strombezugs aus dem öffentlichen Stromnetz. Die Batterien speichern überschüssige Energie für die spätere Entnahme zur Deckung der Haushaltslast zwischen. Batterien allein zu diesem Zweck zu installieren und zu betreiben ist jedoch im Regelfall nicht wirtschaftlich und auch gesamtsystemisch nicht zwingend vorteilhaft.

Das Konzept zur Bereitstellung von Primärregelleistung (schnellste Art der Regelleistungsreserve) durch PV-Heimspeicher erschließt für die investitionsintensiven Speicher eine weitere Erlösquelle. Zudem leistet das Konzept einen Beitrag zu einer sicheren und kostengünstigen Energiewende, da erst die Übernahme der Systemdienstleistungen durch Speicher und erneuerbare Energien das (zeitweise) vollständige Herunterfahren der konventionellen Kraftwerke ermöglicht.

Die entwickelten Algorithmen setzen das Konzept der Nutzung der PV-Heimspeicher sowohl zur Erhöhung des lokalen Autarkiegrades als auch zur Bereitstellung von Primärregelleistung optimal um. Neben den Algorithmen zur Doppelnutzung wurde eine Pooling-Strategie für die optimale Bereitstellung elektrischer Leistung aus einer Vielzahl von Batterien entwickelt. Die Pooling-Strategie erhöht die Effizienz und vermeidet, dass einzelne Batterien an Kapazitätsgrenzen stoßen, während andere Batterien im Pool noch Kapazitätsreserven haben. Der entwickelte Algorithmus zur optimalen Nutzung regulativer Freiheitsgrade in der Bereitstellung von Primärregelleistung ermöglicht die Beeinflussung der in der Primärregelleistung bereitgestellten kumulierten Energie und damit den Verlauf des Speicherfüllstandes. Dies erlaubt es, den Speicherfüllstand zu stabilisieren, so die Resilienz des Pools zu erhöhen und Korrekturmaßnahmen zur Vermeidung von vollen oder leeren Batterien zu minimieren.

Die Wirtschaftlichkeitsanalyse zeigt das hohe ökonomische Potenzial sowohl der Doppelnutzung der Batterie als auch der Algorithmen zur Optimierung der Betriebsführung. Die Arbeit leistet zudem einen Beitrag zur Ermittlung der Auswirkung verschiedener regulativer Rahmenbedingungen hinsichtlich der vorzuhaltenden Speicherkapazität und der Freiheitsgrade in der Erbringung von Primärregelleistung.