Vergleich des Einflusses von Lastmanagement-Maßnahmen und Batteriespeichersystemen auf die photovoltaische Eigenversorgung von Wohngebäuden

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss von Demand Side Management (DSM)-Maßnahmen auf die photovoltaische Eigenversorgung von Wohngebäuden zu beschreiben und mit den Wirkungen eines Batteriespeichers auf eben diese Gebäude zu vergleichen. Dazu wurde zuerst das Verfahren „Demand Side Management“ beschrieben. Weiter wurden geeignete Eingangsdaten aufgearbeitet und sinnvoll verknüpft. Eine Simulationsumgebung, in der die Untersuchungen stattfanden, wurde durch Implementierung von Modellen und Eingangsdaten geschaffen. Das Verhalten mehrerer Haushalte wurde simuliert und analysiert.

Einfluss auf die Bewertungsgrößen

Durch den Bezug der Analysen auf die energetischen Bewertungsgrößen Autarkiegrad, Eigenverbrauchsanteil und Abregelungsverluste konnten Aussagen dazu getroffen werden. Es wurde gezeigt, dass von den Einflüssen des DSM die Anzahl der DSM-Geräte und deren Verbrauch den größten Einfluss haben. So konnten drei aktive DSM-Geräte den Autarkiegrad um 6,5 % und den Eigenverbrauchsanteil um 6 % steigern. Das DSM-Zeitfenster konnte in seiner Größe definiert werden und hat, in Verbindung mit den DSM-Geräten, maßgeblichen Einfluss auf die Bewertungsgrößen. Es wurde festgestellt, dass bei bestehender Tagesgrenze von 0:00 Uhr ein maximaler Verschiebehorizont von 12 Stunden ausreicht. Eine Verschiebung darüber hinaus hat keinen Effekt mehr.

Der Bezug auf die energetischen Bewertungsgrößen, welche aus den Energiebilanzen des Haushaltes abgeleitet werden, macht deutlich, wie sich die Auswirkungen von DSM-Maßnahmen darstellen und bewerten lassen.

Gegenüberstellung der Batteriespeichersimulation

Der Vergleich mit einer Batteriespeichersimulation zeigte deutlich, dass die DSM-Effekte nur sehr geringen Einfluss auf die Bewertungsgrößen haben. Schon kleinste Batteriespeicher erzeugen größere Effekte. Für den Autarkiegrad zeigte sich, dass dessen Steigerung durch DSM parallel zur Steigerung durch den Speicher verlief. Dieser Effekt war für Haushalte mit großem DSM-Potenzial bis zu einer Speicherkapazität von 2 kWh/MWh zu beobachten. Was bedeutet, dass die Effekte nicht mit größer werden dem Speicher verschwinden, wie es beim Eigenverbrauchsanteil der Fall ist.

Kostenvorteile von Demand Side Management

Erste Hochrechnungen verschiedener Quellen zu den Kosten für die Ausrüstung von DSM-fähigen Geräten lassen den Schluss zu, dass eine nachträgliche Ausrüstung von Geräten kaum einen Mehrwert hat. Zu teuer und aufwändig ist der Umbau einzelner Geräte. Nur die Massenproduktion von DSM-Geräten, zum Beispiel im Rahmen einer Effizienzsteigerungsmaßnahme, schafft die Grundlage für den flächendeckenden Einsatz dieser Technologie. Ist dies in großem Umfang erfolgt- denn das ist die Voraussetzung dafür, dass DSM ökonomisch sinnvoll eingesetzt werden kann- können die positiven Auswirkungen von DSM-Maßnahmen mit bis zu 6 % Steigerung des Autarkiegrades sowie des Eigenverbrauchsanteiles die Integration und Netzdienlichkeit dezentraler Energieerzeugung unterstützen helfen. Es zeigte sich, dass dazu eher kleine Speichergrößen eingesetzt werden sollten.

Der ökonomische Mehrwert für den Nutzer liegt darin, mit einer günstigen Technologie Einsparungen in der Größenordnung von mehreren hundert Kilowattstunden (nur für die untersuchte Gerätegruppe) zu realisieren. Der ökologische Mehrwert liegt zum einen darin, weniger zentrale, u. U. fossile Energieerzeugung zu benötigen. Zum anderen darin, Speicherkapazitäten durch die quasi-Speicherfähigkeit von DSM zu ersetzen. Denn Batteriespeicher haben, im Gegensatz zur DSM-Technologie, eine denkbar schlechte Rohstoffverbrauchsbilanz.

Empfehlungen

Um das gesamte DSM-Potential auszuloten, empfiehlt es sich, weitere Verbrauchergruppen in die Analyse mit einzubeziehen. Das sind zum einen alle Geräte, die mit thermischer Speicherfähigkeit ausgestattet sind wie Kühlschrank, Gefriertruhe, Klimaanlagen und Warmwasseraufbereitung. Zum anderen bietet es sich an, die großen Potenziale von Wärmepumpen zu untersuchen, da sich die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik sehr gut ergänzt und somit vermehrt anzutreffen sein wird.

Um den Nutzer die Anwendung von DSM zu erleichtern, müssen Standards geschaffen werden, die eine schnelle Einführung unterstützen. Weiterhin bietet sich die Implementierung auf mobilen Endgeräten an. So könnten über ein Feedbacksystem Informationen bereitgestellt werden, die dem Nutzer den Umgang erleichtern. Zum Beispiel erfährt der Anwender wie groß die Einsparmöglichkeiten sind, wenn ein Gerät zu einem bestimmten Zeitpunkt fertig ist. Ebenso können Statusinformationen geliefert werden über den Stand der Aktivität, die Dauer bis zum Ende. Der DSM-Vorgang kann generell nach verschiedenen Kriterien geregelt und optimiert werden:

• Zeit der Fertigstellung
• Zeit des Beginns
• Höhe der Einsparungen
• Netzdienlichkeit