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Intelligentes Laden von Elektroautos im Bilanzkreis
Hannes Kirchhoff (316154)Student im Master „Regenerative Energiesysteme“4.10.2012Vortrag für „Neue Entwicklungen auf den Energiemärkten“Prof. Erdmann, Fachgebiet EnergiesystemeBetreuung: Rusbeh Rezania (TU Wien)
04.10.2012 1Hannes Kirchhoff TU Berlin
Gliederung
I. Einführung: Grundlagen zum Bilanzkreis
II. Roadmap
I. Verbrauchs- und Erzeugungsstruktur
II. Ausgleichsenergie und der reBAP
III. Funktion der Elektroautos
III. Problemstellung und Ladealgorithmus
IV. Ergebnisse
V. Diskussion und Zusammenfassung
04.10.2012 2Hannes Kirchhoff TU Berlin
Grundlagen zum Bilanzkreis
• Ein Bilanzkreis besteht aus Verbrauchern und Erzeugern
• Deckung des Verbrauchs muss erzielt werden
• Ist dies nicht möglich wird Ausgleichsenergie bezogen
• Diese wird mit dem ex-post ermittelten, regelzonenübergreifender einheitlichen Ausgleichsenergiepreis (reBAP) in Rechnung gestellt
Quelle: (Erdmann & Zweifel, 2008, p. 333; NEXT Kraftweke, 2012)
04.10.2012 3Hannes Kirchhoff TU Berlin
Quelle: (Erdmann, 2011)
Roadmap-Simulation eines Bilanzkreises
• Zusammenstellung des Verbrauchs– Standartlastprofile
• Erzeugungsstruktur (gemessene Anlagenprofile)– Rahmenbedingung: Energetische Gleichheit zwischen
Jahreserzeugung und –verbrauch des Bilanzkreises
• Feststellen des Ausgleichsenergiebedarfs
• Laden der Elektroautos– (Reduktion der Überschusses der Erzeugung)
• Bewertung der Ladekosten
04.10.2012 4Hannes Kirchhoff TU Berlin
Quelle: (Erdmann, 2011)
Verbrauchsstruktur
• Standartlastprofile für– 100 Haushalte (50% des
Gesamtverbrauchs)
– Gewerbebetrieb (27 %)
– Landwirtschaftliche Betriebe ( 3 %)
• Bandverbrauch Industrie (20%)
• Gesamtverbrauch im Jahr: 700'000 kWh/a
04.10.2012 5Hannes Kirchhoff TU Berlin
Quelle: eigene Darstellung (Matlab)
Monday Tuesday WednesdayThursday Friday Saturday Sunday0
50
100
150
200
250
kW
Load Curve
Erzeugungsstruktur
• Die Erzeugung soll 100% regenerativ und lokal erfolgen
• Der Jahresertrag soll genau dem Jahresverbrauch entsprechen
• Drei Einspeisevarianten– Nur Windenergie (fluktuierend)
– Nur Biogas (konstant)
– Mix aus Wind und Biogas
04.10.2012 6Hannes Kirchhoff TU Berlin
Quelle: (Umweltfinanz AG, 2011, 2012)
Erzeugung(Wind) und Verbrauch- Mismatch
04.10.2012 7Hannes Kirchhoff TU Berlin
Quelle: eigene Darstellung (Matlab)
Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday0
20
40
60
80
100
120
140Verbrauch(blau) und Erzeugung (grün))
[kW
]
Ausgleichsenergie und der reBAP
• Wird Ausgleichsenergie benötigt, muss diese entsprechend des reBAPverrechnet werden
• reBAP positiv oder negativ:– liegt deutschlandweit eine
Unterspeisung vor, ist der AP positiv
– liegt deutschlandweit eine Überspeisung vor, ist der AP negativ
Quelle:(NEXT Kraftwerke, 2012)
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Monday Tuesday WednesdayThursday Friday Saturday Sunday
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
reBAP für das Jahr 2010 (51 Wochen)
[€/
MW
h]
Quelle: eigene Darstellung (Matlab) nach (50Hertz, 2012)
Funktion der Elektroautos
• Theoretisch: Nutzung der Elektroautos als echte Energiespeicher
• Aber: Nutzungskonflikt, daher nur intelligentes Laden zu Zeiten der Übereinspeisung im Bilanzkreis
04.10.2012 9Hannes Kirchhoff TU Berlin
Monday Tuesday WednesdayThursday Friday Saturday Sunday-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100(+) zu viel Verbrauch (-) zu viel Einspeisung
Verb
rauch-E
inspeis
ung [
kW
]
Quelle: eigene Darstellung (Matlab), Bild: (on:zine, 2012)
Ladealgorithmus
04.10.2012 10Hannes Kirchhoff TU Berlin
Erzeugung>Nachfrage?
Ja!
Dann wird die vefügbare Leistung
auf allen Wagen aufgeteilt die
derzeit nicht fahren und noch Platz in
der Batterie haben
Nein!Dann, keine Ladung.
Ist der Akku vor der ersten Fahrt nicht auf
dem benötigtem Stand?
Ja!
Ladung der entsprechende n
zum Erreichen des benötigten Ladestands
1.
2.
Bewertung der Ladeenergiekosten
nach EXAA
Bewertung der Ladeenergie nach Ausgleichenergie-
Clearingpreisen
Bewertung der Ladeenergiekosten
nach EXAA
Bewertung der Ladeenergie nach Ausgleichenergie-
Clearingpreisen
3. Vergleich Jahreskosten für Laden über EXAA
gegenüber derVeränderung der Ausgleichsenergiekosten des Bilanzkreises
Quelle: eigene Darstellung (Visio)
Ergebnisse I
04.10.2012 11Hannes Kirchhoff TU Berlin
Anzahl
der E-
Autos
Ausgleichsenergiekosten
des Bilanzkreises [€]
Bewertung der
Ladeenergiekosten
nach EXAA [€]
Zusatzsladung
morgens?
0 -39,10 0,00 Nein
1 -18,09 111,38 Nein
2 -3,67 177,61 Nein
3 15,31 264,47 Nein
4 37,35 380,87 Nein
5 57,19 454,50 Nein
6 71,39 535,32 Nein
7 94,23 655,68 Nein
8 113,94 762,21 Ja
9 136,31 849,39 Ja
10 145,46 925,01 Ja
Bei reiner Windeinspeisung:
Ergebnisse II
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0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
3500,00
4000,00
4500,00
5000,00
0 10 20 30 40 50
Lad
eko
ste
n (
Spo
tmar
kt)
/ V
erä
nd
eru
ng
de
r A
usg
leic
hse
ne
rige
kost
en
[€
]
Anzahl der Elektroautos im Bilanzkreis
Ladekosten nach Einspeise- und Bewertungsart
WIND_Sportmarkt
MIX_Sportmarkt
BIO_Sportmarkt
WIND _Δ-Ausgleichs-energiekostenBIO_Δ-Ausgleichs-energiekostenMIX_Δ -Ausgleichs-energiekosten
Quelle: eigene Darstellung (Excel)
Zusammenfassung und Diskussion
Es konnte gezeigt werden:• Das die Bewertung der Ladekosten mit dem
Arbeitsgleichsenergiepreis zu geringeren Kosten führt als bei Bewertung über den Sportmarkt
• Dies gilt für alle Arten der Einspeisung• Die Bedeutung guter Prognosetools für Erzeugung und
Verbrauchs
Rahmenbedingungen:• Aufgrund der Datenverfügbarkeit EXAA nicht EEX (keine
großen Abweichungen)• Nur ein fiktiver Bilanzkreis• Nur eine Woche Einspeise-/Verbrauchsprofil
04.10.2012 13Hannes Kirchhoff TU Berlin
Quellen• 50Hertz. (2012). Ausgleichsenergiepreise. Retrieved September 18, 2012, from
http://www.50hertz.com/cps/rde/xchg/trm_de/hs.xsl/2655.htm?rdeLocaleAttr=de&rdeCOQ=SID-0ADC8354-439C98D7
• Erdmann, G. (2011). Electricity Generation. Lecture Slides presented at the Course: “Energy Economics” (TU Berlin), Berlin.
• Erdmann, G., & Zweifel, P. (2008). Energieokonomik-Theorie und Anwendungen. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag.
• NEXT Kraftwerke. (2012). Was sind Ausgleichsenergie & Ausgleichsenergiepreis (reBAP)? Retrieved July 24, 2012, from http://www.next-kraftwerke.de/wissen/regelenergie/ausgleichsenergie
• on:zine. (2012). Elektroauto: VW plant den E-Golf. Retrieved October 3, 2012, from http://www.on-zine.net/2010/04/20/elektroauto-vw-plant-den-e-golf/
• Umweltfinanz AG. (2011). Fondsportrait “Biogasfonds Hünxe.” Retrieved October 3, 2012, from http://www.umweltfondsvergleich.de/fondsportraits/biogasfonds_huenxe.html
• Umweltfinanz AG. (2012). CleanTech Wind 10 - Erste Investition in Enercon-Windpark mit 6,9 MW. Retrieved October 3, 2012, from http://www.umweltfinanz.de/news/120719_cleantech_wind_10_investition_enercon_windpark.html
04.10.2012 14Hannes Kirchhoff TU Berlin
AnhangQuelle: Tritec
1/6/2016 15Hannes Kirchhoff TU Berlin
Erzeugung(Wind) und Verbrauch- ohne E- Autos
04.10.2012 16Hannes Kirchhoff TU Berlin
Quelle: eigene Darstellung (Matlab)
Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday0
20
40
60
80
100
120
140Verbrauch(blau) und Erzeugung (grün))
[kW
]
Erzeugung(Wind) und Verbrauch- mit 50 E- Autos
04.10.2012 17Hannes Kirchhoff TU Berlin
Quelle: eigene Darstellung (Matlab)
Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday0
20
40
60
80
100
120
140Verbrauch(blau) und Erzeugung (grün))
[kW
]