Energiegemeinschaften- Status, Entwicklung, Möglichkeiten und Probleme

Am 2. Mai fand ein von der Energie- und Umweltagentur NÖ (eNu) veranstaltetes Webinar mit dem Thema „Fachtreffen Energiegemeinschaften“ statt. Vorgestellt und diskutierten wurden

• statistische Daten zur Entwicklung von Energiegemeinschaften in NÖ, die Ergebnisse der „Task Force EG NÖ“ und wertvolle Tipps zum Umgang mit zahlreichen Problemen bei Administration und Abrechnung von EEGs,
• die Dienstleistungen der EDA und die verschiedenen Zugangsmöglichkeiten zu ihrer Infrastruktur,
• die seit Anfang dieses Jahres mögliche Teilnahme an mehreren Energiegemeinschaften, und
• verschiedene Geschäftsmodelle für Speicher in Energiegemeinschaften sowie reale Probleme, die sich aus der steigenden PV-Überschussproduktion, damit sinkenden Einspeisevergütungen und teilweise negativen Stromkosten am Spotmarkt ergeben

• Die Unterlagen aus diesem Webinar sind nicht dazu geeignet, um sich grundlegend zu Energiegemeinschaften zu informieren, sondern erfordern praktische Erfahrung mit PV-Stromerzeugung und Speicherung sowie Vorwissen zu Energiegemeinschaften.

Wie kann die Photovoltaik deutlich aufgewertet werden?

 

Das aktuelle Zusammenspiel von Photovoltaik und Speicher-Wasserkraftwerken.

Das für das Clearing des ungewollten Energieaustausches innerhalb des österreichischen Versorgungsgebietes zuständige Unternehmen, die APCS, veröffentlicht verschiedene Daten und Informationen zur leitungsgebundenen Energieversorgung.

Daraus sei ein recht anschauliches Beispiel herausgegriffen, nämlich die laufende Erzeugung elektrischer Energie aus Photovoltaik und mittels Speicherkraftwerken.

Während die Stromerzeugung aus Photovoltaik während des Tages erfolgt, tritt die größte Nachfrage etwa am täglichen Beginn und am Ende dieser Produktionsart auf. Die Photovoltaik kann somit während dieser Lastspitzen fast nichts zur Nachfragedeckung beitragen, wie im nachstehenden, aktuellen Diagramm zu erkennen ist.

In der nächsten Grafik ist sehr schön ersichtlich, wie dann die Speicherkraftwerke in Aktion treten und somit derzeit zu einem erheblichen Teil als wertvolle Ergänzung zur Photovoltaik betrieben werden.

Was aber, wenn die Photovoltaik weiter so stark ausgebaut wird? Es ist damit zu rechnen, dass der doch überraschend starke Preisrückgang bei Speicherbatterien, vor allem bei LFP (Lithium-Eisen-Phosphat) die Speicherkraftwerke unterstützen wird. Dies auch deshalb, weil die täglichen Preisschwankungen mit zunehmend ausgebauter erneuerbarer Energie stärker werden. Es ist zu erwarten, dass der Preis im Großhandel während der Tagesstunden weiter relativ niedriger wird, während der Strompreis in Zeiten großer Nachfrage noch stark ansteigen dürfte. Damit werden die Speicherbatterien immer wirtschaftlicher, auch im privaten Bereich.

Wie viel Speicherkapazität macht im privaten Bereich Sinn? Die Erfahrung zeigt, dass der durchschnittliche Tagesverbrauch während der Wintermonate ein guter Richtwert ist. Damit kann, in Verbindung mit einer ausreichend groß dimensionierten Photovoltaik, der Eigendeckungsgrad beim Strom von etwa 30% auf über 80% gesteigert werden (im dargestellten Beispiel inklusive Wärmepumpen-Heizung). Die Lebensdauer der LFP-Speicher gibt keinen Anlass zur Sorge. Die werden ähnlich zuverlässig lange arbeiten wie die Speicherkraftwerke.

Somit ist festzuhalten: Es wird noch einiges möglich sein bei der Stromerzeugung ohne fossile Brennstoffe.

Günter Bramböck

Nachrichten vom Speicher

Sind Stromspeicher ein Luxus oder sind sie zur Notwendigkeit geworden? Eine eindeutige Antwort auf diese Frage gibt es derzeit noch nicht. Für einen Haushalt mit ausreichend PV, aber hohen Heizkosten infolge Erdgasnutzung wird die Installierung eines alternativen Heizsystems wichtiger sein als ein Stromspeicher, es sei denn, der Finanzrahmen ist groß genug für beides. Wobei die derzeitigen Kosten eines Speichers (noch) eine Hürde darstellen.

Wer allerdings komplett netzunabhängig werden und damit längeren Stromausfällen gelassen entgegensehen will, für den ist ein dafür geeignetes Speichersystem ein Muss.

Für alle anderen, die mehr selbst erzeugte Energie selbst nutzen wollen, wird bei den derzeitigen Anschaffungskosten die Höhe der Förderung wichtig, wenn nicht sogar ausschlaggebend für eine Installation sein. Das Land Niederösterreich informiert sehr detailreich über das Thema Batteriespeicher. 

Erwähnenswert erscheint mir hier der sogenannte „Netzoptimierte Betrieb“.
Auszug: „Diese Installationsart bewirkt, dass eine bestimmte Speicherkapazität für Stromspitzen reserviert bleibt. Beim Netzoptimierten Betrieb reserviert das Ladesystem eine gewisse Speicherkapazität (kWh) im Akku für die PV-Spitzenleistung und beginnt erst zur Mittagszeit, wenn diese vermeintlichen PV-Spitzenleistung bereitgestellt wird, mit der vollständigen Aufladung des Akkus. Dadurch werden hohe Einspeisespitzen verhindert und das Stromnetz wird gering oder nicht belastet. 

In Zukunft könnte der netzoptimierte Betrieb durch höhere Einspeisetarife als für netzbelasteten Betrieb von PV-Anlagen (allgemein Stromerzeugungsanlagen) belohnt werden.“
Trifft die im letzten Satz geäußerte Vermutung zu, wird das die Entscheidung, einen Speicher zu installieren, wohl positiv beeinflussen, zumal es durchaus absehbar ist, dass Einspeisetarife mit fortlaufender Ausrollung der Erneuerbaren weiter nach unten gehen werden. Auch aufgrund des immer noch schleppenden Netzausbaus, dessen Entwicklung leider nicht mit jener der Erneuerbaren Schritt hält.

Eher schwierig sieht derzeit die finanzielle Amortisation aus, zumal Stromspeicher als Einzelinvestition nicht mehr gefördert werden. Nach letzten Informationen (die sich noch ändern können) gilt für sie jedoch als Teil einer PV-Anlage die “Null-Ust-Regel”. Diese besagt, dass PV-Anlagen mit oder ohne Speicher umsatzsteuerfrei berechnet werden. Wichtig dabei ist, dass auch die Erweiterung einer vorhandenen PV-Anlage mit gleichzeitiger Speicherlösung in diese Regel fallen wird. Gemeinden ist es selbstverständlich freigestellt, Fördertöpfe bereitzustellen, die auch für Einzelanschaffungen von Stromspeichern gültig sind. In Biedermannsdorf wird an den neuen Förderbestimmungen noch gearbeitet.

Einfluss auf die breite Installation stationärer Speicherkapazität bei Endkunden werden die technische Entwicklung und die Marktdynamik haben. Wie die Energieversorger und die Netzbetreiber agieren werden, bleibt ebenfalls abzuwarten. Ändert sich die derzeitige Schwerfälligkeit beim Netzausbau nicht, ist eine Zunahme der Dynamik im Handel mit Batteriespeichern möglich, da - wie oben erwähnt - Einspeisungen derzeit immer restriktiver behandelt werden. Denkbar sind auch von den Netzbetreibern eingesetzte Leistungsbegrenzer, welche die Einspeisung von Überschussstrom automatisch regeln. Aber das ist derzeit noch Zukunftsmusik.

Umweltbewusste Bürgerinnen und Bürger werden sich fragen, wie viel Energie die Herstellung eines Speichers benötigt. Dieser Frage ist Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger von der Hochschule Landshut nachgegangen. Seinen Berechnungen zufolge amortisieren sich bei einer Nutzungsdauer von 20 Jahren Bleiakkus nach 1,86 Jahren und Lithium-Ionen-Akkus nach 0,65 Jahren energetisch. Noch kürzer wäre die energetische Amortisationszeit, würden die Speicher lokal oder regional erzeugt. Denn der Transport mit Schiff und LKW aus Asien ist die Hauptursache des Energieaufwands. So, wie das eben bei vielen anderen Produkten auch ist, die wir aus aller Welt beziehen. Gäbe es im Transport Kostenwahrheit, das heißt, würden die Umweltschäden eingerechnet, wären von weither importierte Produkte längst nicht mehr konkurrenzfähig.

Karl Wagner

Warum es sinnvoll wäre, die Förderung der Photovoltaik schrittweise, jedoch rasch zu Batteriespeichern umzuleiten.

Mit der Gaskrise nach der Lieferverweigerung der Russen und der Kaufverweigerung der Westeuropäer infolge des Krieges ist der Markt für Photovoltaikanlagen regelrecht explodiert. Das schlägt sich auch in der großen Nachfrage und damit in der Entwicklung der Preise je Kilowatt nieder:

Quelle: https://echtsolar.de/preisentwicklung-photovoltaik/

Was vor etwa zwei Jahren noch als vollkommen unrealistisches Ziel angesehen wurde, nämlich die Gesamterzeugungsleistung der Photovoltaik etwa auf das Niveau der österreichischen Netzhöchstlast zu bringen, könnte bei der Fortsetzung des aktuellen Trends schneller erreicht werden, als ursprünglich angestrebt.

Von Anfang an war absehbar, dass so hohe Erzeugungsleistungen in einigen Netzausläufern zu Problemen mit der Versorgungsqualität führen werden. Je weiter die Transformatorstation entfernt ist, desto stärker muss die Spannung erhöht werden, um die Energie ins Netz zu drücken. Und dabei gibt es aus gutem Grund gesetzliche technische Grenzen, denn bei Nichteinhaltung treten Schäden bei den Geräten der Nachbarn auf.

Die Netzbetreiber verlangen nunmehr einen massiven Netzausbau. Das Ortsnetz ist meist verkabelt und für eine Verstärkung muss der Boden aufgegraben werden, was (sehr) hohe Kosten verursacht. Vielfach gilt das auch schon für die Mittelspannung zum Umspannwerk.

Die Alternative wäre die lokale Speicherung, um die tagsüber produzierten Energie-Überschüsse am Abend verfügbar zu machen und so die Netze weniger und gleichmäßiger zu belasten. Der Preisverfall bei Speicherbatterien hat zwar schon begonnen, aber bis es so schnell geht wie bei den Solarzellen werden noch ein paar Jahre vergehen. Der Preisverfall kann aber - wie bei der Photovoltaik - mittels Förderungen beschleunigt werden. Denn, wo ein Markt ist, gibt es Konkurrenz und die neue Technologie wird für viel mehr Menschen leistbar.

Die Investition in eine stationäre Speicherbatterie ist mit Sicherheit schon jetzt günstiger als die Verstärkung des lokalen Netzes.

Zusätzlich wird sich die Batterie schneller rechnen, wenn die hohen Preisunterschiede zwischen Tag (immer niedriger) und Nacht (immer höher) schon bald an die Endkunden weitergegeben werden. Im Großhandel ist diese Entwicklung außerhalb der kalten Winterzeit immer mehr spürbar und wird sich mit zunehmender Solarleistung verstärken. So ist der österreichische Großhandelspreis für den 14.7.2023 um 20 Uhr fast doppelt so hoch wie um 13 Uhr.
https://www.epexspot.com/en/market-data?market_area=AT&trading_date=2023-07-13&delivery_date=2023-07-14&underlying_year=&modality=Auction&sub_modality=DayAhead&technology=&product=60&data_mode=graph&period=&production_period=

Darüber hinaus stabilisiert mehr Speicherkapazität im Netz die Versorgungssicherheit, weil starke Erzeugungsschwankungen besser mit erheblichen Nachfrageschwankungen ausgeglichen werden. Große zentrale Speicher helfen bei stark dezentraler Erzeugung gar nicht, umgekehrt ist dies mit entsprechender Steuerung der dezentralen Stromspeicher leicht möglich.

Die Verlagerung des Fördervolumens von der Erzeugung zur Speicherung wäre somit eine kluge, vorausschauende Maßnahme. Sie sollte schrittweise erfolgen, jedenfalls aber schon mit der nächsten Ausschüttung von Mitteln beginnen.

Günter Bramböck

Harald Lesch zerlegt e-Fuels!

60 Sekunden Kurzversion

 „Die Diskussion über e-Fuels ist keine Petitesse. Das ist keine Kleinigkeit. Die Diskussion über e-Fuels ist einer der charakteristischen Fälle, wo jemand versucht, wo viele versuchen, die dafür plädieren, aus unerfindlichen Gründen naturwissenschaftlich grundlegende Ergebnisse einfach wegzudrücken. So ein bisschen nach dem Motto: „Diese Physik, es ist die Frage, wie können wir die umgehen?

Die Diskussion in der politischen Arena ist eigentlich eine Scheindebatte, wenn es um e-Fuels geht. Politik, da geht’s um Interessensausgleich, in Wissenschaften geht’s um Inhalte. Die Wissenschaften präsentieren die entsprechenden Tatsachen über Zusammenhänge, zum Beispiel von technologischen Umwandlungsprozessen. Politische Debatten sind davon geprägt, dass Interessen im Parlament ihren Ausdruck finden. Diese Interessen sind aber hier ausdrücklich nicht auf wissenschaftlichen Fakten basiert.“

Das ganzer Video gibts auf https://youtu.be/MnrudYCzh2E. Sehr sehenswert!

Noch ein kleiner Nachtrag: In der ZIB 2 vom 19.4. 2023 wurde vom ORF auch der Leiter des Bereichs e-Fuel der Grazer AVL interviewt. Obwohl AVL an der Errichtung einer Anlage zur Herstellung von e-Fuels mitbeteiligt ist, hat er sich eigentlich klar geäußert:

• in manchen Anwendungen werden e-Fuels gebraucht werden
• in den nächsten 20-30 Jahren wird Strom ein knappes Gut sein. Daher muss er möglichst sinnvoll eingesetzt werden
• e-Fuels werden zuerst in Flugverkehr und Schifffahrt eingesetzt werden müssen
• fast alle europäischen Autohersteller setzen weiter voll auf e-Mobilität
• nur mit reinen e-PKWs können bis 2035  100% Marktanteil bei Neuzulassungen erreicht werden
• es ist keine Frage, dass batterie-elektrische Fahrzeuge (BEVs) den besten Wirkungsgrad haben. Daher werden wir uns auf diese Technologie konzentrieren müssen, weil wir dabei am wenigsten Primärenergie verbrauchen.
• Auch aus Sicht von AVL wird es letztendlich nur batterie-elektrische PKWs geben
• Es ist ein realistisches Szenario, dass e-Fuels viel zu spät für den Einsatz in PKWs verfügbar sein werden, um dort zum Einsatz kommen zu können
• Es wird schon riesige Anstrengungen brauchen, genug e-Fuels für Flugverkehr und Schifffahrt herstellen zu können
• Es wird noch fünf bis sechs Jahre brauchen, um die Technologie der e-Fuel Herstellung weiterzuentwickeln. Erst ab etwa 2030 wird man Anlagen zur großindustriellen Herstellung bauen können.
• in den nächsten drei bis fünf Jahren wird es Batterieautos mit vernünftigen Reichweiten im Preissegment von 20.000 bis 25.000 Euro für den Massenmarkt geben

Der Beitrag kann in der ORF TVthek ab 5:17 angesehen werden.

Besitzer von Elektroautos sollen die Versorgungssicherheit unterstützen, sagt Car2flex.

Was hat dieses Bild mit dem bidirektionalen Laden zu tun? Lesen Sie bitte weiter.

Die Batterie des Elektroautos wird aus dem Stromnetz aufgeladen. Da könnte man ja diese steigende Zahl an Batterien wie ein Speicherkraftwerk nutzen, weil der Strom doch auch ins Stromnetz “zurückfließen” kann?

Als Hauptargument dient der Umstand, dass die Fahrzeuge 23 Stunden am Tag ohnehin irgendwo umher stünden. Gleich gefolgt von der Überlegung, das müsste doch ein gutes Geschäft sein. Denn jeder kann sich demnächst eine private Ladebox beschaffen, die das schaffe. Man müsste nur jedes Mal beim Abstellen des Autos das Ladekabel anstecken.

Dann kann man den Strom billig kaufen und allenfalls teuer wieder verkaufen, wenn er einmal knapp sein sollte. Oder man hilft bei der Stabilisierung der Stromversorgung und bekommt dafür Geld. Ist so eine Stabilisierung notwendig? Das ist für jeden Punkt im Stromnetz ganz unterschiedlich. Mit der Zunahme der Photovoltaik wird es in einigen Ortsnetzen an sonnigen Tagen mehr Energie geben als abtransportiert werden kann, vor allem am frühen Nachmittag. Dann kommen am Abend die Elektroautos mit ihren Besitzern von der Arbeit zurück in die Siedlung und viele wollen Auto laden und Wäsche waschen und kochen, usw. Das heißt, das Auto soll am Nachmittag den Stromüberschuss aufnehmen (wenn es meist nicht da ist) und am Abend wieder hergeben. Dann sollte die Batterie zB nach Mitternacht wieder geladen werden. Die teure Batterie würde man also doppelt nutzen und damit auch die Umwelt schonen.

Wenn es denn so einfach wäre. Nicht nur, dass das Fahrzeug meist nicht dort steht, wo es energietechnisch notwendig wäre, sondern die aktuellen Netztarife (ca. 7 ct/kWh) fallen mit jedem Ladevorgang aus dem Netz neu an. Die derzeit am Markt erhältlichen Elektroautos sind nicht für den Zusatznutzen “Bidirektionales Laden” eingerichtet und angeblich auch kaum umrüstbar. Die aktuellen Marktregeln trennen zudem Energielieferanten strikt von Netzbetreibern, bieten aber auch keine neutralen Schnittstellen an. Derzeit ist nichts organisiert und zudem wettbewerbsrechtlich eine weitere Hürde. Somit ist auch so schnell kein Angebot verfügbar.

Das alles ist Ihnen zu kompliziert? Dabei ist es ganz einfach, wie ein Vergleich verdeutlichen könnte. Da es ja auch bei Lebensmitteln einmal zu Engpässen kommen könnte, legen Sie sich zu Hause einen Vorrat an. Die Lebensmittel kaufen Sie nach Möglichkeit im Sonderangebot oder saisonal. Sollte nun ein Produkt am Markt nicht erhältlich sein, greifen Billa oder Spar, usw. entsprechend einer Vereinbarung auf Ihren Vorrat zurück und vergüten Ihnen einen höheren Preis. Sie müssten dann nur immer zu Hause sein, um den Austausch jederzeit an der Haustüre zu ermöglichen. Sie haben damit in Ihrer Vorratskammer einen Doppelnutzen und verdienen damit - vielleicht - auch Geld.

Eine interessante zusätzliche Verdienstmöglichkeit, oder? Oder doch vielleicht eher (noch/doch) nicht?

Günter Bramböck

Lebensdauer von Traktionsbatterien in e-Autos

 

Professor Janek von der Uni Gießen über die Lebensdauer von Traktionsbatterien in Elektro-PKWs (in den ersten 35 Sekunden) und danach in Kürze seine Einschätzung von Brennstoffzellenantrieben in LKWs.

Den ungekürzten Beitrag gibts hier: https://youtu.be/O1MIvRkQ7Ak

Und für alle, die mehr Zeit haben, hier ein längerer Vortrag von Prof. Fichtner zu "Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Batterien und vollelektrische Antriebe im Vergleich zu Wasserstoff und Verbrennungsmotoren mit e-Fuels: https://youtu.be/QcGxP75MyzU

Die Batterie als Leitmotiv des nächsten Technik-Zeitalters

 

Die Digitalisierung hat unser Leben schon massiv verändert und wir stecken noch immer mittendrin. Und dabei sind wir schon im nächsten Technikzeitalter angekommen: dem Batteriezeitalter.

Viele von uns sind wegen der Vorteile bei Anwendungen wie Rasenmähen, Radfahren, Saugen, usw. schon auf die abgasfreie, schnurlose und anwenderfreundlichere Batterietechnologie umgestiegen. Was zunächst Handy und Laptop ausgelöst haben, kommt nun immer kostengünstiger, besser, anwenderfreundlicher auf uns zu.

Ja, die Batterien sind - noch - relativ teuer. Das wird sich in den nächsten 2-3 Jahren jedoch sehr deutlich ändern. Wer es nicht glaubt, möge sich ein wenig mit den Veröffentlichungen in der Forschung befassen. Ich mache das schon seit einigen Jahren und bin bei Ankündigungen immer skeptisch, ob diese dann auch den Weg in die Serie finden.

Aus meiner beruflichen Erfahrung, die durch viele Veränderungen und Neuerungen bestimmt war, weiß ich, wie sprunghaft Entwicklungen sind. Was zunächst als Stillstand wahrgenommen wird, ist in Wahrheit ein Schwungholen. Die Dynamik hat mich immer wieder begeistert und ich nahm gerne aktiv an diesem Geschehen teil. Oft war es das unkonventionelle Denken, welches die besten Entwicklungen hervorgebracht hat.

Und soeben habe ich einen solchen Sprung vorwärts entdeckt, der von einem sehr jungen Studenten am MIT ausgelöst worden ist. Er hat in seinen ersten Semestern sich mit Flow-Batterien beschäftigt, bei welchen der stromspeichernde Elektrolyt zwischen zwei Tanks hin- und her-gepumpt wird. Die von ihm gefundene Lösung wurde aber dann nicht weiter verfolgt und man hatte große Mengen an Klebstoffresten für die inerten Elektroden übrig. Als er die festen, chemisch inerten Elektroden wegließ und den Klebstoff-Abfall mit dem Elektrolyten vermischte, funktionierte die Batterie immer noch. Damit kann man sich jedoch die sehr aufwendige Herstellung der festen Elektroden ersparen und durch nunmehr dickere Elektroden kann die Energiedichte weiter erhöht werden.

Das klingt alles etwas kompliziert, aber die mit dieser Erfindung um bis zu 40% reduzierten Herstellungskosten und die daraus resultierenden Konsequenzen werden jedem interessierten Investor und Anwender schnell einleuchten. Wenn die Entwicklung so weitergeht, werden die Batterien wahrscheinlich schon in fünf Jahren keine Hürde mehr sein beim Umstieg auf E-Mobilität.

Was für uns alle aber mindestens so wichtig ist: Günstige Batterien werden schon sehr bald umstrittene und extrem teure Projekte für Speicherkraftwerke in den österreichischen Bergen vollständig überflüssig machen und den Weg zur optimalen Nutzung erneuerbarer Energie vor allem aus Photovoltaik und Wind weiter ebnen. Die Stromversorgung wird dadurch sicherer. Wie sehr die Batterie dabei helfen kann, werde ich bald aus eigener Erfahrung am Beispiel eines Haushaltes darstellen können.

Günter Bramböck

https://energypost.eu/lithium-ion-batteries-new-gooey-electrode-manufacturing-process-can-cut-costs-by-up-to-40/