Energiewende: Zentrale versus dezentrale Speicher

20 Ladepunkte an je 20 Straßenlaternen die in Reihe geschaltet sind?
Deshalb sind die Details wichtig.

Die Diskussion fängt gerade an Fahrt aufzunehmen

…würde aber auch von einem neuen Titel profitieren: z.B. zentrale vs. dezentrale Speicher o.ä.

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Stichworte:
Quartierspeicher / Grossbatteriespeicher Kraftwerke plus dezentrale Heimspeicher, Druckluftspeicher, Schwungradspeicher, Powercaps, Pumpspeicher.

Doppelnutzung von vorhandener Infrastruktur:
z.b. Akkugepufferte Schnellladesäulen mit 300 KWh Kapazität und PV Überdachung bzw. nahegelegenem Solar/Windpark
Langfrist-Speicher PowertoX weg Dunkelflaute) plus Kurzfrist-Speicher, Spitzenlastglättung.
Virtuelles Batteriekraftwerk durch eine Zusammenschaltung der Heimspeicher, Nutzung von BEV Batteriepacks inkl Verdienstmöglichkeit der BürgerInnen.

Warum sollte eine Batterie im Heimbereich ein unlösbares Last Problem aufwerfen? Wenn diese Batterien an den VNB melden ist doch alles ok, die vorherberechneten Lastprofile sind doch nur Näherungen. Das Wetter kann auch total anders reagieren als berechnet, deshalb muss doch ohnehin das ganze Stromnetz smart gemacht werden.
Ich sehe mehr Probleme durch Hacker. Oder was passiert, wenn Chinesische Wechselrichter/cloud-angebundene WR auf einen Schlag eine völlig destruktive Firmware erhalten etc…

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Heute in der Mainpost

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Vor ein paar Tagen bin ich hierauf gestoßen

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Wie kommst du von 20 Ladepunkte je Einspeisepunkt auf 20 Ladepunkte je Laterne?

Da geht doch schon dein Denkfehler los.

Wenn du 20 Laternen in Reihe hast haben die einen gemeinsamen Einspeisepunkt.

Heißt du kannst an jeden Laternenmast noch einen 1kW Ladepunkt anbringen, völlig egal ob einfach oder bidirektional.

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Zitat MarkuS:
„Wenn wir jetzt über „dezentral“ im Zusammenhang mit der Energiewende sprechen, dann liegen natürlich die „neuen“ Kraftwerke und Speicher schon bei geringeren optimalen Größen als die „alten“ (z.B. Windkraftanlage mit 10MW vs. AKW mit 1GW). Insofern ist das neue Energiesystem schon dezentraler. Auf Haushaltsebene, wie wir es hier diskutiert haben, sehe ich da aber im großen Rahmen nur die Solarpanels und als Nischenprodukt ein paar (derzeit noch wenige) Batterien.“

Und vergiss bitte nicht zu erwähnen, dass die neueste Generation der Windkraftanlagen schon 15 MW hat.
Erwähnenswert wäre auch, dass eben AKW und Kohlekraftwerke mit ihrem Grundlaststrom nicht zu den fluktuierenden regenerativen Energien passen, und dass genau dafür nun die Batteriespeicher und Batteriekraftwerke her müssen, ergänzt um viele andere Dinge…

Bei einigen Windparks gibt es bereits Batterien, die in der WKA installiert sind.

Was mir persönlich fehlt ist das viel gelobbte HGÜ Overlay Grid, wo ist das nochmal?
50Hertz hat jetzt erst die Kabel dafür bestellt vor ein paar Monaten!

Die Gasregelkraftwerke brauchen wir unbedingt bis alles umgebaut ist, aber wo ist das grüne Gas dafür? Wo sind die Elektrolyseure dafür gebaut?

So in etwa wird das Netz-Design doch aussehen müssen? Oder hast du und das Referat der BNA einen besseren Vorschlag


Quelle:

Gerade für die Netzstabilisierungen wurde ja einiges an Forschung betrieben… weil die EE so stark fluktuierend sind, muss nahezu alles in dem System schnell zu und abschaltbar und regelbar sein, hat mir @mvroeder ein tolles Paper zu kommen lassen.:
Frequenzstabilität  Notwendiges Zeitverhalten bei Über- und Unterfrequenz

Was sollte denn nun die Bundesnetzagentur hiermit für Probleme damit haben?
Klaus Müller, der Chef, vermutlich nicht. Vielleicht aber die alteingesessenen Beamten :upside_down_face: ?

Und Speicher :wink:
So wenige scheinen es gar nicht mehr zu sein;
Guck mal diese EU Karte hier:
https://globe.sonnenbatterie.de/
E3DC (Hersteller von Batteriekraftwerken) rennt von einem Rekord -Umsatz zum nächsten, Sonnen (stellt Smarte Batteriespeicher her, die als virtuelles Kraftwerk arbeiten) ebenso. Die Bürgerinnen müssen nur mal an den Gewinnen und Einnahmen besser beteiligt werden, was sich für sie rentiert machen sie doch sehr schnell :wink:

Ein Blick über den Teich, wie das in Kalifornien passiert mit den virtuellen Batterien von Tesla und was sich da für die/den einzelnen an Verdienstmöglichkeit ergibt, wurde ja hier bereits mehrfach gepostet von mir und von @John.Solar und von @LeoWom


Quelle:
sonnenCommunity | sonnen → hier dann auf Wissen klicken

Fraunhofer Studie mit Update zur Klimaneutralität 2045 Wege zu einem Emissionsfreien Energiesystem


Quelle: https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/Fraunhofer-ISE-Studie-Wege-zu-einem-klimaneutralen-Energiesystem-Update-Klimaneutralitaet-2045.pdf → Seite 20

Wo viele andere den Untergang des Abendlandes sehen und vor der Klimakatastrophe bibbern, sehe ich Lösungen und Optionen. Wenn das am Ende aber alles nichts hilft, dann -ganz klar- werden wir gemeinsam in den Abgrund segeln!

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Habe mal mal irgendwo gelesen das Pumpspeicherkraftwerke etc. auf Grund der Stromnetzentgelte unrentabel sind.
Wenn man solche Speicher nicht gesetzlich von Umlage, Bürokratie usw. befreit werden sich das wenige antun.

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Das ist wieder ein skandalöses Beispiel. Nach wie vor sind die Regularien so konstruiert um die Renewables zu verhindern. Für fossile Kraftwerke braucht man keine Speicher

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Das ist so auch nicht richtig!

Wir brauchen mit Renewables und zunehmendem fluktuierendem Verbrauch immer Speicher!

Auch konventionelle Kraftwerke lassen sich nicht regeln wie man will. Das hindert ja gerade jetzt etwas den Transformationsfortschritt. Also egal was wir tun, wir brauchen Speicher und die können nur dezentral stehen- kleine, grosse, megagrosse.

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Ich meinte den Zustand in der rein fossilen und atomaren Welt, in sich mancher wieder hinwünscht

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Geht nicht mit der fossil/atomar-freien Energiewende und der E Mobilität? Die Speicher kommen alle aus China?Hier sieht das aber mal ganz anders aus und wer hier investiert hat, kann sich freuen.

Bayern hat ne coole Firma mit guter Rendite zu bieten… Beteiligung möglich 5,4% :sunny::sunglasses:

Vielleicht noch ergänzend dazu: Bidirektionales Laden ist auch auf DC Ebene und damit rein technisch mit jedem Elektrofahrzeug möglich, welches auch DC laden kann, also auch die, die bisher kein bidirektionales Onboard-Ladegerät installiert haben. Die DC/AC Wandlung erfolgt dann im Haus, beispielsweise im Hauskraftwerk an welches auch die PV-Anlage angebunden ist.

Dies ist technisch für die Fahrzeuge deutlich einfacher als sich auf ein bestehendes AC Netz aufzuschalten. Zudem gibt es hier auch kein Onboard-Lader spezifisches Limit was den Output angeht. Das Hauskraftwerk fordert beim Auto einfach einen DC-Stromwert an und das Fahrzeug liefert.

Ferner muss das Fahrzeug hier nicht über eine Logik/Kommunikation ans Netz angebunden sein um zu wissen wann es wie viel AC-Strom einspeisen soll. Dies übernimmt das Hauskraftwerk, welches sowieso an die gängigen Plattformen angebunden ist. Es fordert einfach nur zur richtigen Zeit den richtigen Strom beim Fahrzeug an.

Um dies beim AC-Entladen zu realisieren bedarf es deutlich komplexerer und kostenintensiverer Wallboxen, welche nach ISO15118 kommunizieren. Soweit ich weiß ist das einzige aktuell am Markt verfügbare Modell von Porsche.

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Naja. Bei dem, was du beschreibst, hast du die „komplexere und kostenintensivere Wallbox“ einfach in Form eines „Hauskraftwerks“ schon als bestehend vorausgesetzt. Ist natürlich fein, wenn so eines vorhanden ist und man das E-Auto dann einfach wie einen weiteren DC-Speicher einbinden kann. Aber das ist eine Nische für Einfamilienhausbesitzer mit PV auf dem Dach, die sich zusammen mit dem E-Auto auch einen neuen Wechselrichter anschaffen wollen.

Ist es nicht, das ist ja das Problem. Die Wallboxen der gängigen HKW Hersteller arbeiten alle nicht mit dem dazu erforderlichen Kommunikationsprotokoll um intelligent Lasten regeln zu können.

Brauchst du ja nicht neu anschaffen, das kann der PV Wechselrichter ja ohne weiteres machen. Macht er ja bei einem angeschlossenen stationären Speicher sowieso. Wenn Kunden sowieso über eine PV Anlage mit kleinem Speicher verfügen ist das ganze technisch kaum ein Aufwand.

Hingegen ein Auto nachträglich mit den Schnittstellen zu Tarifportalen, Hausstrommanagern und Lastregelungen anzubinden ist da schon deutlich schwieriger.

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Was ist denn technisch nötig um das umzusetzen? Hast du es schon eingerichtet?

Vielleicht ein etwas detaillierterer Exkurs in die Lade- und Entladewelt von Elektrofahrzeugen.

Aktuell gibt es zwei Methoden um die meisten Elektrofahrzeuge zu laden. AC-Laden, also Laden mit Wechselstrom und DC-Laden, also Laden mit Gleichstrom. Wie funktioniert das?

AC-Laden:
Verwendet wird eine reguläre Wechselstromquelle wie z.B. eine herkömmliche SchuKo-Haushaltssteckdose (meist für die Notladekabel im Auto) oder eine 3-Phasige CEE Dose/Direktanschluss am Sicherungskasten (meist für Wallboxen).

Der Wechselstrom geht über das Kabel in die ICCB (In Cable Control Box, diese überwacht den Ladeablauf, Temperaturen usw.) daraus in den Ladestecker in ein Onboard-Ladegerät. Hier wird der AC-Strom dann in DC Strom umgewandelt. Anschließend geht der Strom dann in die Batterie.

Hier sind Leistungen bis 22kW möglich, die meisten Autos können mit dem Onboard-Lader bis zu 11kW leisten.

Möchte man das Fahrzeug jetzt entladen benötigt man neben dem AC/DC Wandler eine weitere Komponente, nämlich einen DC/AC Wandler, auch Pulswechselrichter PWR genannt (Für den Motor ist auch so ein Gerät verbaut, nur größer dimensioniert). Dieser kann dann den Gleichstrom wieder in 3-Phasen-Wechselstrom umwandeln. Ist kein Bidirektionaler Onboard Lader verbaut, wird das Auto auch nie AC-Bidirektional laden können. Außerdem limitiert der PWR den Output. Wird dieser jetzt auf einphasig 3kW ausgelegt wird das Auto auch in Zukunft nicht mehr entladen können.

DC-Laden:
Verwendet wird hier spezielle Ladeinfrastruktur, die dem Fahrzeug direkt Gleichstrom bereitstellen kann, die Umwandlung erfolgt also in der Ladesäule. Auch stellt die Ladesäule direkt die von der HV-Batterie geforderte Spannung, sowie den maximal zulässigen Ladestrom auf Anforderung des Fahrzeugs ein.

Der DC-Strom geht also aus der Ladesäule durch das Kabel in den Stecker und auf direktem Weg in die Batterie.

Da hier kein kleiner AC/DC Wandler mobil im Fahrzeug mitgeführt werden muss ist das Limit hier die Batterie oder die Ladesäule, also viele hundert kW (Glaub Lucid hält aktuell den Rekord mit 350kW).

Möchte man das Fahrzeug jetzt entladen, muss nur der Stromfluss der Batterie umgekehrt werden. Das ist technisch für das Auto extrem leicht, passiert beim Fahren hundertfach. Zusätzlich benötigt man einen PWR außerhalb des Fahrzeuges. Diese Aufgabe kann z.B. der Wechselrichter der PV Anlage übernehmen.

Kommunikation
Um zu verstehen wie sich die verschiedenen Ladearten weiterhin unterscheiden ist es wichtig einen Blick auf die Kommunikation der Ladesäulen/Wallboxen nach IEC 61851-1 zu werfen. Diese unterscheiden sich in:

PWM-Kommunikation (Nur AC Laden):
Dies ist für Standardkommunikation der Wallboxen und Notladekabel. Über den CP-Pin das Ladesteckers wird mittels Pulsweitenmodulation (PWM) ein Duty-Cycle gesendet, welcher mit einem festen maximalen Ladestrom der Wallbox korrespondiert, den das Fahrzeug auslesen kann. Dieser wird abgeglichen mit dem Maximalwerte des Fahrzeuges und der niedrigste Wert als Limit gesetzt. Mehr findet hier nicht statt.

PLC-Kommunikation (DC Laden & selten AC Laden):
Anders läuft es bei der Powerline-Communication. Hier wird ebenfalls über den CP-Pin des Ladesteckers kommuniziert, allerdings wird hier mit einem extrem hohen Duty-Cycle eine richtige Netzwerkverbindung nach TCP/IP Protokoll zum Fahrzeug aufgebaut. Hier wird nicht nur der maximale Ladestrom als Limit kommuniziert, sondern im Millisekundenraster die Maximalwerte der Batterie, der Ladesäule und Sollwerte des Ladevorgangs, sowie auch Zahlungsinformation ausgetauscht.
Kurz gesagt teilt die Ladesäule mit was sie maximal leisten kann und das Fahrzeug fordert in diesem Rahmen einen Strom an. Dies ist aber auch umgekehrt möglich und die Stromwerte können auch negativ sein, was beim PWM Laden nicht möglich ist.

(Teil 1)

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(Teil 2)

Was ergibt sich jetzt daraus?
Die Kommunikation bestimmt hier maßgeblich wie nützlich die Entladefunktion des Fahrzeuges ist. Ein Hauskraftwerk/Wechselrichter der PV-Anlage überwacht rund um die Uhr die Stromverteilung im Haus und weiß immer wann wie viel Strombedarf herrscht. Dies kann er bei einem an einem über DC-Wallbox angeschlossenen Fahrzeug direkt anfordern und somit den Strom, den er sonst aus dem Netz ziehen würde, puffern. Bei Überschuss (der ins Netz gehen würde) schiebt der Wechselrichter den Strom wieder ins Auto. Nichts anderes passiert täglich in PV-Anlagen mit Speicher, nur dass der Speicher eben hier ein Auto ist und per verriegeltem DC-Ladestecker verbunden ist.

Bei einer bidirektionales AC-Ladefunktion entstehen natürlich erstmal weniger Kosten, es braucht keinen externen Wechselrichter (ist ja im Onboard-Ladegerät integriert). Problem ist hier nur, dass das Auto eben nicht weiß, wann es wie viel Strom einspeisen muss um den Hausbedarf zu decken. Es darf ja auch keinen Überschuss geben, der im Zweifel ins Netz geht. Also braucht es ebenfalls eine Überwachung im Haus, die die Stromflüsse überwacht, einen sog. Hausstrommanager. Ist dieser installiert muss dem Fahrzeug noch kommuniziert werden wann es entladen muss. Dies ist über die Standard PWM Kommunikation nicht möglich, es bedarf also einer PLC-Wallbox. Meines Wissens ist das einzige Modell am Markt aktuell von Porsche.

EDIT: Es gibt bereits 3-4 Modelle am Markt, liegen alle so im Bereich von 2000-4000€.

Diese ist in der Lage mit dem Hausstrommanager zu kommunizieren und ein intelligentes Lastmanagement durchzuführen, statt nur stumpf Strom ins Haus zu schieben.

Das Thema ist leider relativ komplex, insbesondere was die Normen und Kommunikationswege angeht nicht ganz so leicht zu durchdringen.

War jetzt ein langer Exkurs, ich hoffe aber das zeigt ein wenig auf, dass nicht jedes auf den Markt kommende „Bidirektionale Ladeversprechen“ auch so sinnvoll/gewinnbringend ist. Das Limit Sind hier zwei verschiedenen Kompomenten. Ein Auto mit 3,6 kW Bidirektionaler Entladeleistung im Onboard Ladegerät kann ein Einfamilienhaus beim abendlichen Essen kochen im Zweifel einfach nicht versorgen. Eine HV-Batterie hingegen lacht über 10-20kW Entladeleistung, im Fahrbetrieb liefern die Batterien ja teils mehrere hundert kW und der Wechselrichter der PV Anlage kann damit meist sowieso umgehen, tut er ja bei der PV Anlage schon.

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