Stromspeicher: ökologischer Hintergrund, graue Energie ......Aufbringung elektrische Kontakte...

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Stromspeicher: ökologischer Hintergrund, graue Energie, Lebenszyklus, Recycling Sonnenstrom- und Speicherfrühstück Michelbach, 15.05.2018 Dr. in Mag. a Susanne Schidler Kurt Leonhartsberger, MSc. Institut für Erneuerbare Energie

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Stromspeicher: ökologischer Hintergrund, graue

Energie, Lebenszyklus, Recycling

Sonnenstrom- und Speicherfrühstück

Michelbach, 15.05.2018

Dr.in Mag.a Susanne Schidler

Kurt Leonhartsberger, MSc.

Institut für Erneuerbare Energie

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Stromspeicher | Ökologie

Standort ENERGYbase

Bachelor-Studium "Urbane Erneuerbare Energietechnologien" und Master-

Studium „Erneuerbare Urbane Energiesysteme“ mit mehr als 300 Studierenden

angewandte F&E auf dem Gebiet der Erneuerbaren Energie

mit derzeit etwa 25 nationalen und europäischen Forschungsprojekten

Schwerpunkte: Batteriespeichersysteme, Kleinwind, PV, Nachhaltigkeit

aktive Mitarbeit in Arbeitsgruppen der Internationalen Energie Agentur (IEA Wind

und PVPS) sowie diversen Technologieplattformen

FH Technikum Wien – Institut für Erneuerbare Energie

© FH Technikum Wien 2017 | LeonhartsbergerIEA Wind Task 27 Meeting in Wien, April 2015

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Stromspeicher und Umwelt LCA

LCA Lebenszyklusanalyse - um die Umweltwirkungen über den gesamten

Lebenszyklus abzuschätzen

Rohstoffgewinnung

Lichtbogenschmelzen

Synthese

Abscheidung

Umschmelzen

Schneiden

Herstellung PN-Übergang

Aufbringung Antireflexschicht

Aufbringung elektrische Kontakte

Verstringerung

Laminieren

Aufsetzen Aluminiumrahmen

Messung Modulwerte

Tra

nsport

Tra

nsport

Abbau Vanadiumerze

Hochofenprozess

Frischen

Rösten

Reduktion mit Kalzium

Zusammenstellung VRB-Komponenten

Montage der PV-Anlage

Energieerzeugung und Bereitstellung

Demontage

Recycling

Tra

nsport

Wartung

Tra

nsport

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Welche Umweltwirkungen?

Ökopotenziale

Ökotoxizität

Humantoxizität

Flächenverbrauch

Ressourcenverbrauch Material

Ressourcenverbrauch Energie (graue Energie)

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Vorgangsweise bei einer LCA

Voraussetzung: Verständnis für die Prozesse der gesamten Wertschöpfungskette

Recherche von

Materialeinsatz Materialien in Endprodukt und Zwischenprodukten

Hersteller, Datenbanken, Berechnungen, Abschätzungen, stöchiometrische

Umrechnungen….

Energieeinsatz Gewinnung und Produktion, Energieträgermix (Standorte)

Hersteller, Recherchen nach möglichen Standorten, Abschätzungen…

Transporte Alle Wegen zwischen den unterschiedlichen Wegen und die

Transportmittel (Standorte)

Hersteller, modulare Routenplaner, Annahmen, Datenbanken, Standortrecherchen….

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Forschungsprojekte am Institut für Erneuerbare Energie

SPIN.OFF Salzwasser

S-chameleonStore Lithium - Eisenphosphat

Zink – Eisen-Redox-Flow

PV-Store Vanadium – Redox – Flow

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Ausgewählte Ergebnisse:

Klimapotenzial und Kumulierter Energieaufwand

Technologiekg CO2-äqu -

gesamt

kg CO2-

äqu/kWh

kg CO2-

äqu/kWKEA (kWh)

Salzwasser 7.310 256 28,6 32.220

Lithium -

Eisenphosphat1.245 130 9,6 6.070

Zink – Eisen-

Redox-Flow 44.900 280 160,0 207.000

Was sagt uns das?

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Ökologische Kennzahlen

oftmals schwer verständlich bzw. schwer einzuordnen

z. B. 1.245 kg CO2-Äquivalente

daher meist als Vergleich

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Energetische Amortisation einer PV-Anlage

Quelle: http://www.volker-quaschning.de/datserv/kev/index.php

oder im erweiterten Kontext bzw. einer verständlicheren Form

z. B. in Form der Amortisationsdauer (Energie, CO2,…)

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Energetische Amortisationsdauer

Speicher sind keine Erzeuger sondern Verbraucher

keine Bewertung des Speichers, sondern nur als Teil eines Gesamtsystems

z. B. PV mit Speichersystem

Mehrwert? Substitution?

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Konventionelle, eigenverbrauchsoptimiert Betriebsführung von PV-Heimspeichersystemen (Bundesverband Solar e. V., 2013)

Netzentlastung erst durch dauerhafte Reduktion der max. PV-Einspeiseleistung

Erhöhung der Aufnahmefähigkeit der Netze um bis zu 66 % (ohne Netzausbau) bei

Reduktion der max. PV Einspeiseleistung auf 60 %

Vorausschauende Bewirtschaftung reduziert Abregelungsverluste von 7 % auf 1 %

Netz- und Systemdienlichkeit?

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Kompensation Lastspitzen

Haushalt mit 8 kWp PV

Jahresverbrauch 6.500 kWh

Tagesverbrauch 20 kWh

(Ende Jänner 2016)

mit Batteriespeicher

nutzbare Kapazität 8 kWh

Forschungsprojekt SPIN.OFF

Reduktion von Last- und Erzeugungsspitzen

in einem Bürogebäude

auf Basis eines selbstlernenden künstlichen

neuronalen Netzwerks (KNN)

ProjektpartnerInnen

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Projektziele:

Prognosegenauigkeit

Wirtschaftlichkeit

Ökologische Nachhaltigkeit

Kompensation Lastspitzen

Quelle: Marcus Meisel, Evangelia Xypolytou, Institute

of Computer Technology, TU Wien, Vienna, Austria,

[email protected]@tuwien.ac.at

Y(t+Τ)Verbrauchsvorhersage

+

-

Temperatur(t+Τ)

Sonneneinstrahlung(t+Τ)

Verbrauch(t-T)

Datum,Uhrzeit(t+T)zumMPCReglerdesEnergiemanagersderBatterie

TrainingVerbrauchsdaten

(t+T)

Fehlerverbesserung

Feiertage/Ferien/Arbeit

tatsächlicherVerbrauch

KNN(Matlab®)

Das Projekt „SPIN.OFF - SPeicherINtegration in das Büro(OFFice)-

gebäude FUTUREbase“ wird aus Mitteln des BMVIT im Rahmen der

2. Ausschreibung des Programms „Stadt der Zukunft“ gefördert.

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Entwicklung eines dezentral organisierten

Heimspeicher-Netzwerks

zum Ausgleich von Fahrplanabweichungen

einer Bilanzgruppe

Technische Umsetzung

keine zentrale Intelligenz oder

Verwaltung

dezentrale Entscheidungsfindung

Berücksichtigung von

Eigeninteressen

Sondierung: MBS+

Übertragungsnetz

Verteilnetz 2Verteilnetz 1

EVU /

BGV A

Kommunikation

EVU /

BGV B

Netz-

betreiber

Das Projekt „MBS+ Entwicklung eines dezentral organisierten Kleinspeicher-Netzwerks zum Ausgleich von Fahrplanabweichungen“ (FFG-Nummer 853674)

wurde aus Mitteln des Klima-und Energiefonds im Rahmen der 2. Ausschreibung des Technologieentwicklungsprogramms „Energieforschung“ gefördert.

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Konkreter Anwendungsfall entscheidend

einerseits um Substitution bestimmen zu können

andererseits um Produkte/Technologien korrekt miteinander zu vergleichen

Resümee

Speichernutzung bei eigenverbrauchsoptimierter Bewirtschaftung

(eigene Darstellung)

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Dynamische Entwicklung

effizientere Fertigungs- und Recyclingprozesse

steigender Anteil EE am Strommix

Resümee

Energetische Amortisationszeit für PV Aufdach

Quelle: Fraunhofer ISE, 2016, Photovoltaics Report

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Kurt Leonhartsberger, MSc

FH Technikum Wien, Institut für Erneuerbare Energie

Mail: [email protected]

Telefon: +43 664 619 25 86

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit

Mag.a Dr. in Susanne Schidler

FH Technikum Wien, Institut für Erneuerbare Energie

Mail: [email protected]

Telefon: +43 664 619 2557

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Literaturverzeichnis

Biermayr, P., Eberl, M., Enigl, M., Fechner,H., Kristöfel, C., Leonhartsberger, K.,

Maringer, F., Moidl, S., Strasser, C., Weiss, W., Wörgetter, M. (2014) Innovative

Energietechnologien in Österreich - Marktentwicklung 2013. BMVIT

Schriftenreihe 26/2014, Mai 2014, Wien

Bundesverband Windenergie e.V. (2011) Qualitätssicherung im Sektor der

Kleinwindenergieanlagen

Ecoprog (2012) Effizienz der Offshore-Windkraft - Effizienz der

Standortpositionierung von Offshore-Windkraftanlagen im europäischen Markt.

Köln, Februar 2012

Ederer, N. (2015) The right size matters: Investigating the offshore wind turbine

market equilibrium, 13. Februar 2015, IEWT 2015

Energiewerkstatt (2014) Das realisierbare Windpotenzial Österreichs für 2020

und 2030. im Auftrag der IG Windkraft und der FFG, Publizierbarer Endbericht,

02.06.2014

EWEA (2015) Wind in power - 2014 European statistics. European Wind

Energy Association, Februar 2015

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CO2 Amortisation

Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (2014) Photovoltaik und Solarthermie

Exemplarischer Vergleich hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Klimarelevanz

Biermayr, P., Dißauer, C., Eberl, M., Enigl, M., Fechner,H., Kristöfel, C., Leonhartsberger, K., Maringer, F., Moidl, S., Schmidl, C., Strasser, C., Weiss, W.,

Wonisch, P., Wopienka, E. (2017) Innovative Energietechnologien in Österreich - Marktentwicklung 2017. BMVIT Schriftenreihe 13/2017, Mai 2017, Wien

Ermittlung CO2-Einsparungen 2017

(1) ENTSO-E Mix

(2) ENTSO-E Mix ohne

Atomstrom

(3) ENTSO-E Mix, nur fossiler

Anteil

Emissionskoeffizient der Substitution (gCO2äqu/kWh)

297,4 380,5 660,3