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Batteriespeicher (Salz-Nickel-Speicher) für Photovoltaikanlage im praktischen Einsatz

Reto Achermann; Simon Rölli

Titel

Batteriespeicher (Salz-Nickel-Speicher) für Photovoltaikanlage im praktischen Einsatz

Autor/in

Datierung

11.06.2021

Beschreibung

Mit der Annahme der Energiestrategie 2050 entschied sich die Schweizer Bevölkerung bewusst für eine
erneuerbare Energieproduktion. Infolge der sinkenden Photovoltaikanlagenpreise nehmen die
Neuinstallationen kontinuierlich zu. Muss ein Grossteil des produzierten Stroms am Tag verkauft und in der
Nacht wieder eingekauft werden, macht sich beim Anlagenbetreiber häufig Ernüchterung breit. Mithilfe
,,Zero Emission Batteries’’ ist es möglich, die am Tag gewonnene Energie zu speichern und bei Bedarf
wieder zu nutzen, ohne auf kritische Materialien wie Lithium und Kobalt zurückzugreifen. Im Rahmen dieser
Bachelor-Thesis wird der in der Migros Schlieren - Rietbach eingebaute Salz-Nickel-Speicher auf seine
Wirtschaftlichkeit und auf mögliche Optimierungen geprüft.
Im Simulationsprogramm Polysun wird durch eine virtuelle Nachbildung der Batterie ein realitätsnaher
Betrieb simuliert. Als Grundlage für die Simulationen dienen eine strukturierte Literaturrecherche und die
Erzeuger- und Verbrauchslastprofile aus dem Jahr 2020. Basierend auf den Simulationsergebnissen werden
im Anschluss die technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen der verschiedenen Regelstrategien
analysiert und bewertet.
Mit der in die Steuerung miteinbezogene Wettervorhersage ist der Batteriespeicher am wirtschaftlichsten. Die
reine Lastspitzenreduzierung schneidet annähernd so gut ab. Die hohen Anschaffungskosten der ZEBRABatterie
können aber mit den bestehenden Energietarifen nicht amortisiert werden. Durch die Grösse des
Batteriespeichers sind auch deren Verluste entsprechend hoch. Daher können kleiner dimensionierte Speicher
effektiver genutzt werden.
Die Auswahl der Regelstrategie und die Wirtschaftlichkeit der Batterie sind stark vom Netzbetreiber
abhängig. Aus diesem Grund muss für jeden Standort eine separate Analyse erstellt werden. Da keine
prädiktive Steuerung ins bestehende Batteriemanagementsystem der Migros integriert werden kann, wird in
diesem Fall die Spitzenlastoptimierung empfohlen.

With the ecceptance of the “Energiestrategie 2050”, the Swiss electorate made a conscious decision in favour
of renewable energy production. As a result of falling prices for photovoltaic systems, the number of new
installations are increasing continuously. However, as a large part of the electricity produced has to be sold
during the day and purchased again at night, the prosumer’s expectations are often not met. With "Zero
Emission Batteries" it is possible to store an excess of energy generated during the day and use it again when
in demand. This is possible without resorting to critical materials such as lithium and cobalt. In the context of
this bachelor thesis, the economic efficiency of the salt-nickel storage system installed in the Migros
Schlieren - Rietbach is tested. Further, feasible optimizations are examined.
By using a virtual replica of a battery in the simulation programme Polysun, realistic operational situations
were simulated. A structured literature research and the generation and consumption load profiles from the
year 2020 serve as the basis for the simulations. Based on the simulation results, the technical and economic
effects of the different control strategies are analysed and evaluated.
With the weather forecast incorporated in the controller, the battery storage is the most economic. Peakshaving
optimisation performs nearly as well. However, with the existing energy tariffs, the high investment
costs of the ZEBRA battery cannot be amortised within a reasonable time horizon. In addition to that
electrical losses are relatively high due to the size of the battery storage. Therefore, smaller storage units can
be used more effectively.
The selection of the control strategy and the economic efficiency of the battery are strongly dependent on the
grid operator. For this reason, a separate analysis has to be made for each location. Since a predictive
controller cannot be integrated into Migros' existing battery management system, peak-shaving optimisation
is recommended instead.

Urheberrechtshinweis