“Batterij opslag bij net interactieve PV-invertoren” (UGent/Lemcko, Jan Desmet)

1. Batterijopslag bij net–interactieve systemen
Prof. dr. ir. Jan Desmet
Universiteit Gent - Lemcko Studiedag: Energieopslag en Smart Grids “Een visie op het net van morgen”

2. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 2
Inhoud
•Situering
•Net interactieve systemen
–Configuratie
–Typologieën
–Dimensionering
–Haalbaarheid
–Keuze systeem
•Randvoorwaarden en Besluiten

3. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 3
Situering
•Opbrengst versus Opslag
–Lokale productie
–Vraag aftoetsen op aanbod
–DSM versus DSR
–Mogelijkheid tot overleven black outs?
Black-out – kaart België

4. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 4
Inleiding
Mogelijke oplossing:
→Net-interactieve opslag systemen
Vragen:
Wat doet het?
Wat is ervoor vereist?
Hoeveel opslag?
Welke batterijen?
Hoeveel PV?
Wat krijg ik hiervoor?
Hoeveel kost het?
Heb in geen eigen groep nodig?
……..

5. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 5
Net interactief systeem
Wat is het?
Combinatie van netgekoppelde & off-grid systemen
Generator

6. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 6
Mogelijkheden: Zowel AC als DC toepassing
PV
MPP
regelaar
AC
OUT
AC IN
Batterijbank
Invertor-
/oplaadregelaar
Ontkoppelings-relais
AC
DC
AC
OUT
AC
IN
Batterijbank
Invertor-
/oplaadregelaar
Invertor
PV
Ontkoppelings-relais
Automatisch
scheidingssysteem
Net interactief systeem

7. AC IN AC OUT
Batterijbank
Invertor-
/oplaadregelaar
Invertor
PV
Ontkoppelings-relais
Automatisch
scheidingssysteem
Net interactief systeem
Netgekoppelde Systemen

8. • Net aanwezig
Batterijbank
Invertor-
/oplaadregelaar
PV
AC IN AC OUT
Invertor
Ontkoppelings-relais
Net interactief systeem
Netgekoppelde Systemen

9. AC IN AC OUT
Batterijbank
Invertor-
/oplaadregelaar
Invertor
PV
Ontkoppelings-relais
Regioafhankelijke
beveiliging!!!
Automatisch
scheidingssysteem
Net interactief systeem
Eilandwerking

10. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 10
•Eigen verbruik (Zelfconsumptie)
–Opgewekte energie PV die ogenblikkelijk wordt verbruikt
–Zc = EEigenPV/ETotPV
Zonder batterijopslag = 27,7%
Bronnen = ± 30 %
Net interactief systeem Invloedsparameters

11. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 11
•Zelfvoorzieningsverhouding
–Gevraagde energie die je ogenblikkelijk zelf kan voorzien
–ZV = ETotPV/EDemand
Zonder batterijopslag = 27,7%
Net interactief systeem Invloedsparameters

12. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 12
•Consumptie en zelfvoorziening
–Invloed variabele opbrengst
Overdimensioneren
Onder- dimensioneren
Consumptie
Opgewekte energie dat ogenblikkelijk verbruikt wordt daalt naarmate over gedimensioneerd wordt!
Zelfvoorziening
Gevraagde energie die je ogenblikkelijk kan voorzien stijgt naarmate er over gedimensioneerd wordt!
Net interactief systeem Dimensionering

13. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 13
•Consumptie- en zelfvoorzieningsverhouding
–Invloed variabele opbrengst en variabele opslag
0 kWh/MWh
0.5 kWh/MWh
1 kWh/MWh
1,5 kWh/MWh
2 kWh/MWh
3 kWh/MWh
4 kWh/MWh
5 kWh/MWh
Net interactief systeem Dimensionering
Overdimensioneren
Onder- dimensioneren

14. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 14
•Consumptie per seizoen
Net interactief systeem Dimensionering

15. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 15
Jaaroverzicht
Vooropstelling 0,5kWhopslag/MWhverbruik
Analyse Verbruiksprofiel Verbruik Leest & Hombeek vs. PV-park Lemcko – Jaaroverzicht
Opbrengst
Onttrokken uit net
Consumptie
Jaarverbruik=Jaarproductie PV
Zonder batterijbank: 35,1%
Batterijbank 0,75kWh/MWh: 54,86%
Batterijbank 1,5kWh/MWh: 66,00%
20% Overdimensionering PV
Zonder batterijbank: 36,54%
Batterijbank 0,75kWh/MWh: 57,36%
Batterijbank 1,5kWh/MWh: 68,91%
0123456x 10400.20.40.60.811.21.41.61.8x 10-4Tijd (10-minutenbasis) Opbrengst/vebruik/eigenverbruik op jaarbasis - Jaartotaal Opbrengst/vebruik/eigenverbruik - Jaartotaal

16. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 16
Impact Batterijopslag in functie van verbruik op jaarbasis
0,5 kWh opslag per MWh verbruik 1,5 kWh opslag per MWh verbruik
0 1 2 3 4 5 6
x 10
4
0
1
2
3
4
5
6
x 10
-4
Tijd (10-minutenbasis)
Opslagcapaciteit (P.U.) - Jaartotaal
Opslagcapaciteit - Jaartotaal
0 1 2 3 4 5 6
x 10
4
0
0.5
1
1.5
x 10
-3
Tijd (10-minutenbasis)
Opslagcapaciteit (P.U.) - Jaartotaal
Opslagcapaciteit - Jaartotaal
Analyse Verbruiksprofiel
Verbruik Leest & Hombeek vs. PV-park Lemcko – Jaaroverzicht

17. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 17
Analyse Maandverbruik: Wintermaand - Januari
– Vooropstelling 0,5kWhopslag/MWhverbruik
Opbrengst
Onttrokken uit net
Consumptie
Opbrengst = Verbruik Jaar Maand
Zonder batterijbank: 1,35% 22,54%
Batterijbank 0,75kWh/MWh: 2,09% 24,58%
Batterijbank 1,5kWh/MWh: 2,44% 26,32%
20% Overdimensionering opbrengst
Zonder batterijbank: 1,47% 23,58%
Batterijbank 0,75kWh/MWh: 2,29% 25,72%
Batterijbank 1,5kWh/MWh: 2,77% 27,5%
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
x 10
-4
Tijd (10-minutenbasis)
Opbrengst/vebruik/eigenverbruik op jaarbasis - Januari
Opbrengst/vebruik/eigenverbruik - Januari
Analyse Verbruiksprofiel
Verbruik Leest & Hombeek vs. PV-park Lemcko – Jaaroverzicht

18. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 18
Analyse Maandverbruik: Wintermaand - Januari
– Vooropstelling 0,5kWhopslag/MWhverbruik
Opbrengst
Onttrokken uit net
Consumptie
Opbrengst = Verbruik Jaar Maand
Zonder batterijbank: 4,39% 48,98%
Batterijbank 0,75kWh/MWh: 6,70% 52,07%
Batterijbank 1,5kWh/MWh: 7,69% 54,22%
20% Overdimensionering opbrengst
Zonder batterijbank: 4,51% 51,54%
Batterijbank 0,75kWh/MWh: 6,87% 54,39%
Batterijbank 1,5kWh/MWh: 7,74% 56,54%
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
x 10
-4
Tijd (10-minutenbasis)
Opbrengst/vebruik/eigenverbruik op jaarbasis - April
Opbrengst/vebruik/eigenverbruik - April
Analyse Verbruiksprofiel
Verbruik Leest & Hombeek vs. PV-park Lemcko – Jaaroverzicht

19. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 19
Randvoorwaarden & Besluiten
•PV: Type / Oriëntatie / Dimensionering / Lokatie
•Opslag: Verbruik / Duur / DSM vs DSR
•Ride Trough / Ter beschikking stelling
•Elektrische Voertuigen
•Nettopologie in POC

20. Energieopslag en Smart Grids
4 & 5 september 2014 p. 20
Bedankt voor uw aandacht
Ghent University
Graaf Karel de Goedelaan 34
B-8500 Kortrijk
Tel.: +32 56 24 12 39
Fax: +32 56 24 12 34
janj.desmet@ugent.be
www.lemcko.be
Prof. dr. ir. Jan Desmet
Full Professor
Manager Lemcko