Auswirkungen von Regelträgheiten auf die Energieflüsse in Wohngebäuden mit netzgekoppelten PV-Batteriesystemen

In Deutschland werden neue PV-Systeme im Wohngebäudebereich zunehmend in Verbindung mit Batteriespeichern errichtet. Die vorrangige Aufgabe solcher Solarstromspeicher in Wohngebäuden ist es, tageszeitliche Schwankungen in der Stromerzeugung und im Stromverbrauch auszugleichen. Hierzu wird der Batteriespeicher tagsüber mit überschüssiger PV-Energie geladen, wodurch am Abend und in der Nacht das Haus mit gespeichertem Solarstrom versorgt werden kann. Dies bedarf einer kontinuierlichen Anpassung der Leistungsaufnahme und -abgabe des Batteriespeichers an die fluktuierende Erzeugungs- und Verbrauchsleistung. Zur Regelung der Lade- und Entladeleistung des

Batteriespeichers werden üblicherweise am Netzanschlusspunkt die Leistungsflüsse des Gebäudes erfasst. Alternativ kann die Leistungsbilanz des Gebäudes auch indirekt aus der Messung der Erzeugung und Last bestimmt werden.

Regelträgheiten sind im Betrieb unvermeidbar

In der Praxis ist die Messwerterfassung und -weitergabe jedoch mit zeitlichen Verzögerungen behaftet, wodurch es zu Unterschieden zwischen den bereitgestellten Messwerten und den realen Leistungswerten kommen kann. Weitere zeitliche Verzögerungen resultieren aus der internen Verarbeitung der Messwerte durch die Systemregelung. Aus regelungstechnischen Gründen kann zudem eine gewisse Regelträgheit gewünscht sein, die durch eine Tiefpassfilterung des Messsignals erzielt wird. Infolgedessen können mehrere Sekunden vergehen, bis die Batterieleistung nach einem Leistungssprung den gewünschten Sollwert erreicht hat. Die Be- und Entladung des Batteriespeichers lässt sich somit nicht immer exakt an die aktuelle Leistungsbilanz des Wohngebäudes anpassen. Die Auswirkungen dieser Regelabweichungen wurden bisher nur in wenigen Untersuchungen näher analysiert.

Simulationsbasierte Analyse der Effekte von Regelträgheiten

Aus diesem Grund geht dieser Beitrag der Frage nach, wie sich Regelträgheiten von PV-Speichersystemen auf die Leistungsflüsse in Wohngebäuden auswirken. Dazu werden zunächst die regelträgheitsbedingten Effekte anhand eines theoretischen Beispiels hergeleitet. Im Anschluss werden durch einsekündige Simulationsrechnungen die Auswirkungen unterschiedlicher Reaktionszeiten auf den jährlichen Energieaustausch mit dem Netz aufgezeigt. Darauf aufbauend werden abschließend die monetären Verluste einer trägen Speichersystemregelung quantifiziert.