Wirtschaftlichkeit der Kombination von PV-Eigenverbrauch mit angebotsabhängigem Windstromtarif
Mit steigender fluktuierender Energieerzeugung steigt der Bedarf an Möglichkeiten zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie. Eine Alternative zu großen Speichern stellt die aktive Nutzung der Speicherkapazitäten und variablen Lasten in Privathaushalten dar. Über ein Smart-Grid können diese zu einem virtuellen Kraftwerk bzw. einer variablen Last zusammengeschlossen und von einer zentralen Leitwarte gesteuert werden. Ein angebotsabhängiger Stromtarif dient dem Endverbraucher als Anreiz, sich der aktuellen Angebotslage anzupassen.
Dieser Beitrag vergleicht die Wirtschaftlichkeit einer Hausenergieversorgung mit Wärmepumpe, welche durch einen thermischen und einen elektrischen Speicher zu einer steuerbaren Last wird. Anhand verschiedener Optimierungsszenarien (nur Eigenverbrauch EV, nur Windstrombezug WIND und kooperative Betriebsweise KO-OP) und in Abhängigkeit von der Systemauslegung (Normheizlast sowie Kapazität von thermischem Pufferspeicher und PV-Batteriespeicher) wird das mögliche Lastverschiebungspotential ermittelt. Die Besonderheit der Szenarien WIND und KOOP ist ein günstiger „Windstromtarif“. Dieser wird bei Überschreiten eines Grenzwerts an Stromerzeugung aus Windenergie vom Energieversorger angeboten, um Windstromüberschüsse abzubauen. Zur Berücksichtigung des gleichzeitigen Bestrebens von Kunden ihre PV-Anlage durch Eigenverbrauch zu amortisieren werden dem Ei- genverbrauch und dem Windstrom separate Zeitfenster zugewiesen. Ein projektspezifisches Merkmal ist die Nutzung eines kalten Nahwärmenetzes als Quelle der Wärmepumpe in den Szenarien KOOP und WIND. Als Grundlage der Analyse dient eine Simulation des Energiesystems. In stündlichen Intervallen werden die Energieflüsse über ein Jahr, mit hinterlegten Strahlungs-, Temperatur-, Wind- und Bedarfsda- ten, bilanziert und anschließend auf eine Laufzeit von 20 Jahren hochgerechnet.
Den Vergleich der Gesamtkosten, aus Investitionen und Energiebezug über 20 Jahre zeigt Abb. 1 für verschiedene Szenarien. Die Kosten sinken für die Szenarien in der Reihenfolge, in der der Netzbezug reduziert wird (Abb. 2). Dabei wird angenommen, dass der Normaltarif um 3,5 % pro Jahr steigt und der Wärmepumpenstromtarif aus dem Netz um 4 %. Für das Basisszenario ergeben sich die höchsten Kosten. Die Verringerung des Netzbezugs liegt bei Eigenverbrauchoptimierung bei 3181 kWh/a und bei Windstrombezugsoptimierung lediglich 1117 kWh/a. Im kooperativen Szena- rio wird der Energiebezug um 3762 kWh/a verringert. Der Eigenverbrauch des EV-optimierten Szenarios beträgt 50 %, wobei der größte Teil durch Haushaltsstrom entsteht auch ohne Verschiebung von Haushaltslasten. Ein geringer Teil des Eigenverbrauchs entsteht durch die Wärmepumpe. Durch gezielte Steuerung im kooperativen Szenario wird, trotz zusätzlicher Nutzung des angebotsabhängigen Windstromtarifs, der Eigenverbrauch nur wenig verringert. Der Windstrombezug geht, bei der gewähl- ten Priorisierung des Eigenverbrauchs, im Vergleich zum Windstromszenario um knapp die Hälfte zurück.
Anhand des kooperativen Szenarios zeigt sich, dass es für den Endverbraucher finanziell lohnenswert ist einen geringfügigen Rückgang des Eigenverbrauchs, zugunsten zeitweiser Nutzung des angebotsabhängigen Windstromtarifes, in Kauf zu nehmen und somit auch einen gewissen Beitrag zur Netzstabilisierung zu leisten.
Die Autoren bedanken sich für die Förderung der Arbeit durch das Bundesministeri- um für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Förderprogramms EnEff: Wärme und EnEff:Stadt innerhalb des Projektes „EnVisaGe“ (FKZ 03ET1116A).
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