ISBN 9783843941822

978-3-8439-4182-2, Reihe Elektrotechnik

Hauke Loges
Entwicklung einer Energieeffizienzkennzahl für PV-Batteriespeicher

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

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Forschungsarbeit entwickelt eine Energieeffizienzkennzahl für PV-Batteriespeicher unter Nutzung repräsentativer Belastungsannahmen, die sowohl die Lade- als auch die Entladeverhältnisse am Batteriesystem widerspiegeln. Die Belastungsannahmen ermöglichen eine einfache Bewertung der Wirkungsgradkennlinien, die gemäß dem Effizienzleitfaden für PV-Batteriespeicher aufgenommen werden können.

Aus den gewichteten Teilwirkungsgraden lässt sich der gewichtete Batteriesystemwirkungsgrad (gBatS) bestimmen. Dieser ermöglicht einen Topologie übergreifenden Vergleich unterschiedlicher Batteriesysteme. Die Bestimmung des gBats ist dabei transparent und zugleich einfach zu berechnen.

Die Notwendigkeit dieser Effizienzkennzahl resultiert aus nicht vorhandenen einheitlichen Datenblättern für Batteriesysteme sowie fehlenden verbindlichen Messvorschriften. Der Effizienzleitfaden für PV-Speichersysteme formuliert eine erste Prüfanleitung. Die gestellten Anforderungen an einen Effizienztest, insbesondere die Skalierbarkeit der Ergebnisse sowie ein überschaubarer Messaufwand, können mit diesem Test erfüllt werden. Eine repräsentative Kennzahl resultiert aus diesen Messergebnissen jedoch nicht. Der in dieser Arbeit durchgeführte Anwendungstest liefert zwar eine Kennzahl, die einen AC-System-Vergleich zulässt, weitere Anforderungen hinsichtlich Skalierbarkeit oder Messaufwand lassen sich aber nicht realisieren.

Anhand der Belastungsannahmen für einen Referenzhaushalt kann, in Kombination mit den Messergebnissen, die nach Anleitung des Effizienzleitfadens für PV-Speichersysteme bestimmt werden können, für jedes Batteriespeichersystem eine vergleichende Effizienzkennzahl ermittelt werden. Ergänzend zum gBatS werden in der vorliegenden Forschungsarbeit Berechnungsvorschriften für die Regelungseffizienz und dem Bereitschaftsverbrauch aufgestellt. Kombiniert man diese Kennzahlen zu einer dreidimensionalen Matrix, so lassen sich alle Batteriespeichersysteme in ein Energieeffizienzlabel einordnen. Dieses ermöglicht eine transparente und zugleich bekannte Darstellung der Effizienz des Batteriesystems anhand einer Farbskala.

Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit werden mittels einer Sensitivitätsanalyse hinsichtlich der Robustheit überprüft. Hierzu werden Auswirkungen unterschiedlicher Haushaltslastprofile sowie anderer Erzeugungssituationen untersucht. Die Ergebnisse der Analyse zeigen eine hohe Robustheit der Kennzahl gegen Abweichungen vom Referenzprofil.