Speicher – Qualität Speicher - Einbindung · 2018. 4. 18. · ÖVE EN 1 ÖVE/ÖNORM EN 50272...

Info Day Vorarlberg 2016

Speicher – QualitätSpeicher - Einbindung

Thomas BeckerATB-Becker Photovoltaik GmbH

Die ATB-Becker Photovoltaik GmbH übernimmt keinerlei Gewähr für die Aktualität, Korrektheit, Vollständigkeit oder Qualität der bereitgestellten Informationen. Haftungsansprüche gegen die ATB-Becker Photovoltaik GmbH, die sich auf Schäden materieller oder ideeller Art beziehen, welche durch die Nutzung oder Nichtnutzung der dargebotenen Informationen bzw. durch die Nutzung fehlerhafter und unvollständiger Informationen verursacht wurden, sind grundsätzlich ausgeschlossen.

Jede Art der Vervielfältigung/Verwertung, auch auszugsweise, ist ohne Zustimmung der Fa. ATB-Becker Photovoltaik GmbH unzulässig.

© ATB-Becker Photovoltaik GmbH 2016

Disclaimer

Info Day Vorarlberg 2016 223.11.2016

Qualität bei Speichern


Qualität bei Speichern?

Info Day Vorarlberg 2016 4

Die Bauform?Die Zell-Chemie?Zyklen und DOD?BMSRichtlinien

23.11.2016

Speicher-Bauformen


Jede Bauform hat Vor- und Nachteile

QualitätsmerkmaleKeramischer Separator

stabiler bei hohen Temperaturen Besserer Schutz bei Dendritenwachstum

(Ablagerung von metallischem Lithium)LiPo Pouch-Zelle LiTitanat Pouch-Zelle

LiMangan RundzelleLiFePO HardCase

23.11.2016

Speicher-Zellchemie


Lithium Polymer Akku Elektrolyt auf Polymer-Basis (feste,

gelartige Folie), Keram. Separatoren Graphit und LiCoO2 als Elektroden

Lithium Titanat Akku Li4Ti5O12 –Anode Kein Thermisches durchgehen Sicher

Lithium Mangan Akku Kobalt (Co) wird ersetzt durch Mangan Hochstromfest à Elektromobilität

LI NMC (Lithium Nickel Mangan Kobalt (Oxid)) Niedrige Kosten Hohe Energiedichte Sicher Mittlere Lebensdauer

Lithium Eisenphosphat Akku LiFePO4 als Kathode lange Lebensdauer, schwer Sicher

23.11.2016

Speicher-Zellchemie


Fazit

Keine pauschale Aussage zur Qualität der Elektrodenmaterialien möglichAdditive, Bauform bzw. Elektrolyt spielen eine wesentliche Rolle

23.11.2016

Speicher-Mythos Zyklen


Zyklenangaben bis >20.000Im Gegensatz zu Blei-Speichern keine

unteren Spannungsgrenzen festgelegt à Angaben zur DOD von 80-100% à Spiel mit ZyklenZyklenzahl für

Heimspeicheranwendungen?250 Zyklen pro Jahr à 40 Jahre für

10.000 Zyklen?Neben der Zyklenzahl ist die

Kalendarische Lebensdauer nötig

Wohin mit den Zyklen am Ende der Lebensdauer?Lebenserwartung typ.: 15-20Jahre

Quelle: ATB-Becker/Solarwatt

23.11.2016

Zyklenvergleich


Tesla Batterie (KFZ) schlechter als versprochen?Nein! à 200.000km bei 500km Reichweite pro Batterie-füllung = 400 Zyklen à exakt den automotivenAnforderungen entsprechend!Dennoch ein Trend erkennbar à wo bleiben die 10.000 Zyklen?

23.11.2016

Speicher-Batteriemanagementsystem (BMS)


Überwachung jeder ZelleTemperaturüberwachung an relevanten

KomponentenLade- und EntladeüberwachungSchnelle Messzyklen (BMS)

Langsam: Sekundentakt Schnell: µs-Taktà Schnelle Reaktion auf Ereignisse im Speicherà Schnelle Regelung bei Lastwechseln

23.11.2016

Zusammenfassung

23.11.2016 Info Day Vorarlberg 2016 11

Eierlegende Wollmilchsau gibt’s leider auch bei den Speichern nichtLeicht, günstig, robust mit hoher

Speicherdichte lässt sich mitunter schwer vereinenDie Bewertung der Qualität ist

aktuell extrem schwierig, da normative Grundlagen für den Vergleich fehlen.

Quelle: CC, Georg Mittenecker

Integration von netzgekoppelten Speichern



Speicher-Einbau, kein Problem oder…?

Que

lle: w

ww

.gps

radl

er.d

e

23.11.2016

Inhalt


Normen

Speicher

Vorgaben für Li-Speicher

Anforderungen

Ausblick auf die OVE R20

Zusammenfassung

23.11.2016

Normen & Richtlinien


ÖVE/ÖNORM 8001 Reihe ÖVE EN 1 ÖVE/ÖNORM EN 50272 ÖVE R20 ÖVE/ÖNORM EN 61427-2 ÖVE/ÖNORM EN 50110-1 TOR D4 ADR-Richtlinie (Transport) Bundesgesetz zum Schutz vor gefährlichen Produkten Bundesgesetz über die Beförderung gefährlicher Güter Batterienverordnung Elektroaltgeräteverordnung (WEEE-Richtlinie)

Die angeführten Normen stellen einen Auszug der relevanten Vorschriften und Richtlinien dar.

23.11.2016

Blei-Speicher


Speicher 1.0Nach wie vor Stand der TechnikGenaue Regulierung u.a. durch ÖVE/

ÖNORM EN 50272-2 Aufstellung und Batterieraum Lüftung und deren Dimensionierung Umgang mit gefährlichen Elektrolyten Hinweis auf EX-Bestimmungen Etc.

23.11.2016

Lithium-Speicher


Speicher 2.0 Verschiedenste Bauformen

Schränke oder Wandgehäuse Vergleichbarkeit

Schwierig, keine Definition der Test-Parameter wie bei Modulen (IEC 61215 bzw. 61730)

Hersteller-Normen bzw. Dokumente Sicherheitsleitfaden Lithium-Ionen-Heimspeicher

Version 1.0 Entwurf DIN EN 62619:2014 UN38.3 ÖVE/ÖNORM EN 50272-1:2011 Entwurf DIN EN 61427:2014 Teil 2 EN 62109-1:2011 EN 61000-6-1:2007 EN 61000-6-3:2011 EN 62133 Etc.

23.11.2016

Anforderungen


Was ist bei der Installation von netzgekoppelten Speichern zu beachten? Art des Speichers (Bauform, Chemie, …) Bauform (Zelle, Gehäuse, …) Netzform des elektrischen Netzes am Standort (TN, TT, IT) Elektrische Schutzmaßnahmen vorher und nachher Notstromfunktionalität ja/nein? DC- oder AC-Kopplung? An welcher Stelle wird das Energiespeichersystem in die vorhandene

elektrische Anlage integriert? Konformität der bestehenden elektrischen Anlage ja/nein?

23.11.2016

Die Richtlinie OVE R20


Inhalte der R20


1. Anwendungsbereich2. Normative Verweisungen3. Begriffe4. Transport5. Elektrisches Energiespeichersystem6. Dokumentation7. Betrieb8. Deinstallation und Entsorgung9. Anhang A – Funktionalitäten für Inselbetrieb10. Anhang B – Systembilder - Beispiele

23.11.2016

Begriffe - Beispiele


Energieflussrichtungssensor: technische Einrichtung zur Ermittlung der saldierten Energieflussrichtung mit

kommunikativer Kopplung zum Energiespeichersystem Herstellerbezeichnungen: z.b. Smart Meter, AC-Sensor, bidirektionaler Zähler Notwendig zur Bilanzierung am Anschlusspunkt Datenquelle für BMS

Energiespeichersystem besteht aus: Speicher Batteriemanagementsystem Lade- und Entladeeinrichtung Schutzeinrichtungen

23.11.2016

Transport


Wird in R20 nicht gesondert behandelt, da es hierzu ausführliche Regelwerke gibt Gefahrgutbeförderungsgesetz (www.ris.bka.gv.at) ADR-Richtlinie (https://www.wko.at/Content.Node/branchen/oe/TransportVerkehr/ADR-2015.pdf)

Li-Speicher sind in der Regel Gefahrgut à Beförderungspapier ist mitzuführenFreimengen für Transport durch Installateure im Zuge der Montage

(ohne Gefahrgutführerschein) ca. 300kg mit entsprechenden Transportpapieren

23.11.2016

Transport


UN Nummer Benennung und Beschreibung Klasse

3090 LITHIUM-METALL-BATTERIEN (einschließlich Batterien aus Lithiumlegierungen) 9

3091 LITHIUM-METALL-BATTERIEN IN AUSRÜSTUNGEN oder LITHIUM-METALL-BATTERIEN MIT AUSRÜSTUNGEN VERPACKT (einschließlich Batterien aus Lithiumlegierung) 9

3480 LITHIUM-IONEN-BATTERIEN (einschließlich Lithium-Ionen-Polymer-Batterien) 9

3481 LITHIUM-IONEN-BATTERIEN IN AUSRÜSTUNGEN oder LITHIUM-IONEN-BATTERIEN MIT AUSRÜSTUNGEN VERPACKT (einschließlich Lithium-Ionen-Polymer-Batterien) 9

UN 348023.11.2016

Elektrisches Energiespeichersystem


Speichersysteme sind beim zuständigen Verteilnetzbetreiber anzumelden Speichersysteme werden entsprechend der TOR D4 gleich betrachtet wie

Erzeugungsanlagen• Es gelten die Netzzugangsbedingungen des jeweiligen Netzbetreibers• Leistungen werden entsprechend dem Betriebskonzept kumuliert.

• Beispiel: wird ein reiner Eigenverbrauchs-Speicher eingesetzt (speist nicht ins Netz ein) werden die Leistungen nicht addiert.

• Sollte sich ein Business-Case ergeben, bei dem Einspeisung von gespeicherter Energie ins Netz Sinn ergibt, wären die Leistungen zu addieren (derzeit rechtlich nicht möglich)

23.11.2016

Elektrische Installation


Es gelten die Anforderungen der ÖVE/ÖNORM E 8001 Reihe bzw. ÖVE-EN 1 Reihe à Die elektrische Sicherheit muss in jedem Betriebszustand gewährleistet seinSymmetrie 3-phasige Systeme müssen die notwendige Schieflastfähigkeit haben 1-phasige Systeme: es gelten die Grenzwerte der TOR D4 (aktuell,

3,68kVA)

23.11.2016

Schutz gegen elektrischen Schlag


Speichersysteme mit Inselbetriebsfähigkeit ändern unter Umständen, bei der Trennung vom öffentlichen Netz ihre Netzform Netzform des öffentlichen Netzes? Vorgeschriebene Trennung (3-polig oder all(4)-polig) (siehe ÖVE EN 1

Teil 4, §53)Die in der Verbraucheranlage vorgesehenen

Schutzmaßnahmen müssen auch im Inselbetrieb sichergestellt werden Basis-, Fehler- und Zusatzschutz u.U. müssen zusätzliche Schutzeinrichtungen installiert werden

à Platz für weitere Einbauten im Verteiler?

23.11.2016

Inselbetrieb im IT-Netz


Schutz gegen elektrischen Schlag Öffentliches Netz = TT-Netz à Netztrennung (allpolig) à Inselnetz = IT-Netz

• Schutz gegen elektrischen Schlag durch die Maßnahme Isolationsüberwachung• Einbau eines IMD (Isolations-Überwachungseinheit)

23.11.2016

Inselbetrieb im TN-Netz


Schutz gegen elektrischen Schlag Öffentliches Netz = TN-Netz à Netztrennung (3-polig) à Inselnetz = TN-Netz

(Nicht möglich wenn das speisende Netz ein IT- oder TT-System ist)• Schutz gegen elektrischen Schlag durch die Maßnahme des Fehlerschutzes Nullung mit

Ausschaltung mittels Fehlerstrom-Schutzeinrichtung

23.11.2016

Photovoltaik 1.0


Netz (TN) EVU-Zähler

PV

Last

FI-Schutz 30mA +

Sicherung

Schutzmaßn.+

Entkupplung

WR

23.11.2016

Photovoltaik 2.0


Schematische Darstellung:TN à TN


Speicher PV

Last

FI-Schutz 30mA +

Sicherung

Schutzmaßn.+

Entkupplung

WR WR

23.11.2016


Speicher PV

Last

FI-Schutz 30mA +

Sicherung

Schutzmaßn.+

Entkupplung

3-poligeTrennung

Entkupplungsstelle mit Schutzeinrichtungen

FI-Schutz 100mAEnFluRi

WR WR

Photovoltaik 2.0 – Speicher mit Notstromfunktionalität


Schutzisoliert

Schematische Darstellung:TN à TN

23.11.2016

3-polige oder allpolige Trennung?


Abhängig von der Netzform des speisenden Netzes TN-Netz: gemäß ÖVE EN 1, Teil 4 §53 darf

eine 3-polige Netztrennung ausgeführt werden

TT-Netz: es muss eine allpolige (4-polige) Trennung durchgeführt werden

Abstimmung mit Netzbetreiber u.U. erforderlich (Netz-Zugangsbestimmungen)

Problem bei allpoliger Trennung Keine Verbindung mehr zwischen N und dem

Betriebserder in der Trafostation à N-Leiter hat keinen Erdbezug mehr

Vorzähler-Sicherung

EVU-Zähler

PAS

EnFluRi Netz-Trennung

1

PEN-Bügel

L1

L2

L3

PEN

bypass

Zur elektrischen Anlage mit z.b. PV + ESS

L1

L2

L3

NPe

L1

L2

L3

Vorzähler-Sicherung

EVU-Zähler

PAS

EnFluRi Netz-Trennung

1

RCDIN ≥ 0,1A

bypass

Zur elektrischen Anlage mit z.b. PV + ESS

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

NPe

L1

L2

L3

N

23.11.2016

3-polige oder allpolige Trennung?


Notstrom-Funktion

3-polige Netztrennung

erlaubt?

TN à TN

JA NEIN

All-polige Netztrennung

erlaubt?

TT à IT

Ja

Keine Lösung

NEIN

EVU-Vorgaben

Externer Entkupplungsschutz

Entkupplungsschutz + optionaler

Quellenumschalter

JA

Steuerung der Netztrennung über

ESS

NEIN

Netztrennung – Wechsel der Netzform Ausführung der Netztrennung

23.11.2016


Speicher PV

Last

FI-Schutz 30mA +

Sicherung3-polige

Trennung



Notstrom


WR WR

Problem – Notstromversorgung im öffentliche Netz


Notstrom-Netz durch EVU (52Hz)

Stromausfall nach dem Verbrauchen des Batterie-

Inhaltes

23.11.2016



Notstrom-Netz durch EVU (52Hz)


Speicher PV

Last

FI-Schutz 30mA +

Sicherung3-polige

Trennung



Notstrom


QuellenumschalterNetz - Insel

WR WR

23.11.2016



Selten, aber doch kann es vorkommen, dass es für Netzwartung zu einer Abschaltung und dem Aufbau eines Netzes mittels Generator kommt.„Notversorgung“ wird mit 52Hz

aufgebaut um die Einspeisung dezentraler EZA zu verhindern.

à Empfehlung für Bypass bzw. Quellenumschalter

23.11.2016

Speicher ohne Notstromfunktionalität (DC-Kopplung)


Ist der Wechselrichter TOR D4 konform, so sind keine weiteren Maßnahmen erforderlich

Netz (TN) EVU-Zähler Last

FI-Schutz 30mA +

Sicherung

Schutzmaßn.+

Entkupplung

EnFluRi

Speicher PV

WR

23.11.2016

Zusammenfassung


PV + Speicher à die Technik wird deutlich komplexerDie Gewährleistung der elektrischen Sicherheit ist die höchste

AnforderungSpeicher zur reinen Eigenverbrauchsoptimierung sind relativ einfach

anzuwendenSpeicher mit „Notstromfunktionalität“ erfordern tiefgehendes

Fachwissen im Bereich Elektro-TechnikEine genaue Aufnahme des elektrischen Systems am Standort ist

unbedingt notwendigZusätzliche Vorgaben durch Netzbetreiber sind möglich

23.11.2016


Speicher – ein weiterer Baustein für unsere Energiezukunft

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

© ATB-Becker Photovoltaik GmbH

23.11.2016

Speicher – Qualität Speicher - Einbindung · 2018. 4. 18. · ÖVE EN 1 ÖVE/ÖNORM EN 50272...

Documents

Transcript of Speicher – Qualität Speicher - Einbindung · 2018. 4. 18. · ÖVE EN 1 ÖVE/ÖNORM EN 50272...