Aus dem Projekt Strom-Nachbarn: Sozial-ökologische Selbstversorgung durch erneuerbare Energien und Sektorkopplung?
Teilprojekt im Verbundprojekt Wissen.Wandel.Berlin - Transdisziplinäre Forschung für eine soziale und ökologische Metropole des Forschungsverbunds Ecornet Berlin
Technische Optionen für Mieterstrom
vor dem Hintergrund der Sektorkopplung
Berlin Science Week 04.11.2020 Dr. Swantje Gährs Institut für ökologische Wirtschaftsforschung
Das Projekt wird mit finanzieller Unterstützung des Regierenden Bürgermeisters, Senatskanzlei –Wissenschaft und Forschung Berlin durchgeführt.
VERANSTALTUNGSREIHE: „FORSCHEN FÜR DEN WANDEL“
Strombezug im Mehrfamilienhaus
• Jede Mieterin und jeder Mieter kann seinen Stromanbieter frei wählen
• Der Preis hängt vom
Stromverbrauch des Haushalts und der Wahl des Versorgers ab
• In Berlin liegt dieser aktuell zwischen 30 – 35 ct/kWh (inkl.
Grundpreis bei einem jährlichen Verbrauch von 3.000 kWh
Grundversorger Strom (ca. 35 ct/kWh)
Ökostromversorger (ca. 32 ct/kWh) Günstigster Strom
(ca. 30 ct/kWh)
Möglichkeiten des Strombezugs bei Mieterstrom
• Mieterstrom ermöglicht die vor Ort erzeugte Energie an die
Bewohner/innen abzugeben
• Der Preis für Mieterstrom darf dabei max. 90% des Grundversorgertarifs betragen
• Es ist keiner der Mieter/innen verpflichtet das Angebot
anzunehmen
Grundversorger Strom (ca. 35 ct/kWh)
Ökostromversorger (ca. 32 ct/kWh)
Günstigster Strom (ca. 30 ct/kWh)
Mieterstrom (max. 31,5 ct/kWh)
Herausforderungen der Modellierung
• Jedes Mehrfamilienhaus ist anders und das hat Auswirkungen auf die Technik und die Ökonomie, z.B.
• Die Anzahl der Haushalte oder Bewohner/innen und deren Tagesverlauf haben Einfluss auf die zeitliche und mengenmäßige Stromabnahme
• Die verfügbare Dachfläche und die Strahlung haben Einfluss auf die Solarerzeugung und die ökonomischen Rahmenbedingungen
• Die vorhandenen Technologien, insb. Elektromobilität oder Wärmepumpen, haben Einfluss auf die Auslegung der Erzeugung und auf den Stromverbrauch
• Um allgemeine Aussagen treffen zu können, muss man möglichst typische
Mehrfamilienhäuser auswählen und einzelne Parameter (z.B. Anzahl der Haushalte, Größe der Technologien) variieren
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Last in kW
Zeit
Der Stromverbrauch eines Haushalts
Was passiert gerade?
Was verbraucht gerade Strom?
Die Lastkurve
Aufstehen Haus verlassen Rückkehr nach Hause
Schlafen
Abendgestaltung Haushaltsarbeiten
Kühlschrank, Router, ggf. Umwälzpumpen
Licht Licht
Kaffeemaschine, Wasserkocher,
Toaster, Fön Geschirrspüler,
Staubsauger Fernseher, Stereo- anlage, Computer
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0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00
Erzeugung in kW
Zeit 0
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0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00
Erzeugung in kW
Zeit
Die Stromerzeugung einer PV-Anlage
• Erzeugung einer PV-Anlage im Süden von Berlin (ohne Verschattung)
Leistung: 10 kWp
• Beispiel für zwei gute Tage zu
unterschiedlichen Jahreszeiten bei minutengenauer Verarbeitung der Wetterdaten
• Stromerzeugung am Sommertag:
ca. 38 kWh
• Stromerzeugung am Wintertag:
ca. 16 kWh
Sommertag
Wintertag
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Last & Erzeugung in kW
Zeit PV‐Einspeisung
PV‐Eigenverbrauch Netzbezug
Verbrauch
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Last & Erzeugung in kW
Zeit
Stromerzeugung und –verbrauch bei PV-Mieterstrom
• Die Kombination von Stromverbrauch und Erzeugung der Photovoltaik zeigt, dass es verschiedene Einflussfaktoren auf den direkten Eigenverbrauch gibt:
• Jahreszeit und Sonneneinstrahlung
• Menge des Stromverbrauchs
• Zeitliche Verteilung des Stromverbrauchs
• Bei der Simulation ist ein realistischer, aber eher konservativer Ansatz
sinnvoll, um die ökonomischen Ergebnisse nicht zu überschätzen
Sommertag
Wintertag
Zusätzlicher Einsatz einer Batterie
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0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Last & Erzeugung in kW
Zeit PV‐Einspeisung
Netzbezug
Batterie‐Entladung Batterie‐Beladung PV‐Eigenverbrauch Verbrauch
Sommertag
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Last & Erzeugung in kW
Zeit
Wintertag
38%
60%
44%
62% 60%
36% 46%
56% 64% 58% 56% 67%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100% Anteil Eigenverbrauch Autarkie
Einfluss der Technologien
Beispiel für ein Mehrfamilienhaus mit 16 Haushalten, PV-Anlage und Wärmepumpe
Eigenverbrauch = Anteil des erzeugten Stroms, der direkt verbraucht wird
Autarkie = Anteil des Stromverbrauchs, der durch selbst erzeugten Strom gedeckt wird
103 kWp PV-Anlage ohne Batterie
103 kWp PV-Anlage 115 kWh/250 kW
Batterie
Erhöhung der PV auf 160 kWp
(10 kWp/HH) Erhöhung Batterie- kapazität auf 176 kWh
(11 kWh/HH)
Erhöhung der
Batterieleistung auf 345 kW (3 kW/kWh)
Erhöhung aller Parameter
Einfluss der teilnehmenden Haushalte
38%
60% 60% 58% 56%
36%
58% 56% 55% 52%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
16 Haushalte
(ohne BAT) 12 Haushalte 16 Haushalte 20 Haushalte 24 Haushalte Anteil Eigenverbrauch Autarkie
61% 58% 70%
90% 98%
32% 46% 37%
24% 16%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
75 Haushalte (ohne BAT)
50 Haushalte 75 Haushalte 150 Haushalte 250 Haushalte Anteil Eigenverbrauch Autarkie
Parameter Beispiel 1 16 Haushalte PV-Leistung: 103 kWp Batterieleistung: 250 kW Batteriekapazität: 115 kWh
Parameter Beispiel 2 75 Haushalte PV-Leistung: 225 kWp Batterieleistung: 18 kW Batteriekapazität: 84 kWh
Beispiel 1Beispiel 2
Ausblick
• Neben den hier dargestellten technischen Optionen (Photovoltaik und Batteriespeicher) gibt es noch weitere lohnenswerte technische Kombinationen
• In Kombination mit weiteren Wärmeerzeugern (insb. elektrische Heizung)
• In Kombination mit Elektromobilität
• Eine weitere Möglichkeit ist eine räumliche Erweiterung des Mieterstromkonzepts auf Nachbarschaften oder Quartiere
• Es ist auch denkbar, dass die Energietechnologien nicht nur einen nahräumlichen Mehrwert bieten, sondern auch Netz- oder Systemdienstleistungen erbringen
Vielen Dank.
Dr. Swantje Gährs Institut für ökologische Wirtschaftsforschung 04.11.2020
Das Projekt wird mit finanzieller Unterstützung des Regierenden Bürgermeisters, Senatskanzlei –Wissenschaft und Forschung Berlin durchgeführt.
VERANSTALTUNGSREIHE: „FORSCHEN FÜR DEN WANDEL“
