SMA Smart Home – Lösungen zum …...SMA Smart Home – Lösungen zum Energiemanagement in Gebäuden Vortragsreihe "Energiemanagement in Gebäuden" von Prof. Dr.-Ing. Martin Braun

SMA Smart Home – Lösungen zum Energiemanagement in Gebäuden

Vortragsreihe "Energiemanagement in Gebäuden" von Prof. Dr.-Ing. Martin Braun VDE Kassel, 22.05.2014

Agenda

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PV-Geschäftsmodelle im Wandel

Marktpotenzial Energiemonitoring und –management in Deutschland

SMA Smart Home

Systemübersicht und Systemkomponenten

Monitoring und Visualisierung im Smart Home

Erweiterungen und Kooperationen

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Vortragsreihe "Energiemanagement in Gebäuden" von Prof. Dr.-Ing. Martin Braun VDE

PV-Anlage speist Energie gegen Vergütung ins Netz

Die Verbraucher beziehen Energie aus dem Netz

DER ALTE USE CASE:

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Die Verbraucher werden vorzugsweise mit eigenem und/oder möglichst günstigem Strom versorgt

DER NEUE USE CASE:

Paradigmenwechsel: Versorgen statt Erzeugen 4


Früher: Rendite durch Netzeinspeisung Geld verdienen

Gestern: Renditeoptimierung durch Eigenverbrauch Geld verdienen

Heute: Energiekostenoptimierung durch Verbrauchstransparenz Geld sparen

… durch intelligente Energieberatung Geld sparen

… durch Eigenversorgung mit Strom Geld sparen

… durch Eigenversorgung mit Wärme Geld sparen

Morgen: … durch Steuerung von Lasten Geld sparen

… durch Zwischenspeicherung von Strom Geld sparen

Künftig: Zusätzliche Nutzung von Smart Grid-Geschäftsmodellen Geld sparen/verdienen

PV-GESCHÄFTSMODELLE IM WANDEL

Große Herausforderungen für konservative Energieversorger, um neue Geschäftsmodelle zu entwickeln

G r i d P a r i t y S o m m e r 2 0 1 2

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S m a r t G r i d > 2 0 1 6


PV- Eigenversorgung ist in vielen Ländern attraktiv

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PV-Stromgestehungskosten (LCOE4)

1. Best case = sonnenreichste Regionen in jeweiligem Land; Worst case = sonnenärmste Region in jeweiligem Land 2. CapEx inkl. 20% VAT 3. Vergleich PV LCOE Best Case mit Haushalts-Strompreis 4. Levelized cost of electricity Quelle: Europe‘s Energy Portal; Web search; SMA Analyse

Country Electricity Retail Price inkl. Tax (€/kWh)

PV LCOE Residential (€/kWh) Best case1

PV LCOE Residential (€/kWh) Worst case1

PV System cost2 (€/kWp)

PV Benefit3 €/kWh

Australia 0,22 0,06 0,07 1.800 0,15 Spain 0,23 0,08 0,12 1.650 0,15 Denmark 0,29 0,14 0,16 2.000 0,15 Germany 0,28 0,13 0,15 1.800 0,15 Italy 0,23 0,10 0,15 2.050 0,13 Chile 0,21 0,10 0,26 2.600 0,11 Greece 0,16 0,07 0,10 1.550 0,09 Netherlands 0,23 0,18 0,22 2.200 0,05 US 0,16 0,13 0,26 3.200 0,03


Marktpotenzial Energiemanagement und -monitoring Deutschland

*Quellen: BMVBS Wohnungs- und Immobilienmarkt Deutschland, 04/2013; ifs Fakten zum Gebäudebestand, 07/2013 Bundesnetzagentur File: „Bundesnetzagentur_Deutschland_Meldungen_JanDez2013.xls“

Bestand:* 40 Mio. Haushalte ↷ 18,4 Mio. Wohngebäude ↷ 14,8 Mio. EFH/ZFH/DHH/RH ↷ 12 Mio. Anteil Eigennutzung EFH/ZFH/DHH/RH ↷ 1,4 Mio. installierte PV-Anlagen

Großes Marktpotential für EM-Systeme, insbesondere für bestehende PV-Anlagen

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Jährlicher Zuwachs:* 0,12 Mio. Dächer (EFH/ZFH) 0,124 Mio. PV-Anlagen (2013)*


SMA Smart Home

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Info unter: http://www.sma.de/loesungen/medium-power-solutions/sma-smart-home/uebersicht.html

Anlagenbetreiber/Endkunde

Senkung der Haushaltsstromkosten durch anteilige Versorgung mit günstigem Solarstrom

Erhöhung des PV-Eigenverbrauchsanteils

Netzbetreiber

Vermeidung von Netzüberlastungen

Optimale Netzintegration von dezentralen erneuerbaren Erzeugern

EMS muss teilweise konkurrierende Anforderungen erfüllen

Motivation für Energiemanagementsysteme

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SMA Smart Home (Integrated Storage System) – Kommunikationssystem

SMA Energy Meter (Bezugs-/Einspeisemessung)

PV Wechselrichter + Batterie

Bluetooth-FSD

SMA Sunny Portal (Backend)

SMA Home Manager (EM/Gerätesteuerung)

Router

Internet

Kundenschnittstelle für Monitoring, Verbrauchersteuerung und Anlagenüberwachung

Ethernet

Ethernet

Ethe

rnet


Miele@Home

PLC

SMA Sunny Portal (Frontend)

Sunny Home Manager

Technische Daten

Interfaces SMA Bluetooth®/ Speedwire®

Anzahl Inverter: max. 12

Anzahl Funksteckdosen: max. 10

Die intelligente Schaltzentrale

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Vorausschauende Planung auf Basis des

erlernten Haushaltslastprofils und regelmäßig empfangener PV-Erzeugungsprognosen

Automatische Steuerung von Verbrauchern über SMA Funksteckdosen oder das Miele@Home-Gateway

Live-Anzeige aller Energieflüsse über Sunny Portal und Ausgabe von Handlungs-empfehlungen zur manuellen Verbraucher-steuerung

SMA Bluetooth Funksteckdose

Technical Data

Interfaces SMA Bluetooth®

Eingangsspannung AC 100 V – 240 V

Max. Strom 16 A

Max. Schaltleistung 3.680 W

(Resistive Last)

Drahtloses Schalten und Messen von Verbrauchern

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Zeitlich flexible Verbraucher, die nicht über eine Steuerungsschnittstelle verfügen, kann der Sunny Home Manager per Funksteckdose aktivieren.

Die integrierte Messfunktion erfasst zusätzlich den genauen Energieverbrauch des angeschlossenen Gerätes und verbessert so die vorausschauende Planung.

Darüber hinaus lassen sich damit auch „Stromfresser“ leicht identifizieren.

SMA Energy Meter

Leistungsfähige Metering-Lösung für Netzbezug und -einspeisung

Technische Daten

Messgenauigkeit 1,5%

Nominal Strom / max. Strom 5A / 63A

Abmessungen in mm (B/H/T) 88 / 70 / 65

Montagetyp Hutschiene

Datenauflösung: 1-2 sec Intervall

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Schnelle Datenübertragung über Standard-Ethernetkabel

Schnelle Plug & Play-Installation

Einfache und flexible Kombination mit SMA Smart Home-Komponenten

Mit externen Stromwandlern Messbereich >63A erweiterbar

Sunny Boy 3600 / 5000 Smart Energy

Technical Data

Leistung 3.6 / 5 kWAC

DC Spannung 125 – 750 VDC

AC Spannung 180 – 280 V / 50 Hz

Effizienz 97 % (Max.) / 96,5 % (η-euro)

Li-Ionen Batterie 2,2kWh Gesamtkapazität

Die kompakte „all in one“-Wechselrichterlösung

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Integrierte 2 kWh Lithium-Ionen-Batterie

von LG Chem

Maximaler Energiedurchsatz durch vorausschauende und automatische Planung des Sunny Home Managers

Keine separate Speicherauslegung erforderlich

Monitoring / Interfaces

Integriert: SMA Speedwire® / Webconnect®

Optional: Multifunktionsrelais

Energiemanagement / Monitoring in der Praxis

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Datenbasis

Ca 10.000 Sunny Home Manager installiert

Ca. 500 Sunny Boy Smart Energy (mit integrierter Batterie 2,2 kWh) im Feld installiert

Zu erfüllende Kundenanforderung

Primär:

Erhöhung des Autarkiegrades und des Eigenverbrauchsanteils

Automatische Lastverschiebung ohne Komforteinbußen

Zwischenspeicherung von Solarstrom

Erzeugungs- und Verbrauchsmonitoring

Überwachung der PV-Anlage

Sekundär:

Lastverschiebung mit Kundenverhaltensänderung

Zukünftig: Teilnahme an Smart Grid-Geschäftsmodellen

Installierte Basis – SMA Smart Home

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Wie arbeitet der Sunny Home

Manager?

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Gegenwart

Vergangenheit

Messwerte

Zukunft

Prognose + Planung

Planungsalgorithmus Videoklärung

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Komplexe Algorithmen zur Maximierung von Autarkie und Eigenverbrauch

Netzbezug

PV - Einspeisung

PV - Eigenverbrauch

Schattierungen: Prognoseunsicherheit

Planungsalgorithmus Videoklärung

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Spülmaschine

Waschmaschine

Wäschetrockner

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Sunny Home Manager an einem schönen Tag

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Sunny Home Manager an einem schönen Tag

Wäschetrockner beladen und automatisch gestartet

Waschmaschine beladen Sofort automatisch gestartet

Spülmaschine gestartet Spülmaschine beladen

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Sunny Home Manager an einem wechselhaften Tag

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Sunny Home Manager an einem wechselhaften Tag

Wäschetrockner zum 2ten mal beladen und sofort automatisch gestartet

Wasch maschine gestartet Spülmaschine beladen

Wäsche- trockner gestartet

Spülmaschine gestartet

Wäschetrockner beladen

Wasch maschine beladen

Neue Leistungs-

vorhersage

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Sunny Portal Visualisierung

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Sunny Portal Statusseite einer Home Manager Anlage

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PV-Erzeugung

Haushaltsverbrauch Netzeinspeisung

Batterieladezustand

Autarkiequote

Eigenverbrauchsquote

Erzeugungsprognose

Energiebilanz eines Tages – Fokus: Erhöhung Autarkie

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Batterieentladung bis zum Morgen

Start Batterieladung

Untertägige Batterieentladung

Untertägige Batterieladung

Autarkiequote 94 % Eigenverbrauchsquote 32 %

Batteriedurchsatz 3,37 kWh

Energiebilanz eines Tages – Fokus: Netzentlastung

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Batterievollladung in der Mittagszeit

Teilladung der Batterie

Batterieentladung über Abend/Nacht

„Begrenzung“ der maximalen Einspeise-leistung zur Netz-entlastung („Peak Shaving“)

Eigenverbrauch vs. Netzentlastung

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In typischen Haushaltsanwendungen ermöglicht bereits eine 2 kWh-Batterie eine deutliche Erhöhung der Autarkiequote und leistet einen Beitrag zur Netzentlastung

Größere Batterien bringen mehr, der Nutzen steigt aber nicht im gleichen Maße wie der Investitionsbedarf

Intelligentes EM sorgt für optimale Batterienutzung unter Berücksichtigung konkurrierender Ziele

Eigenverbrauchsoptimierter Betrieb „Netzfreundlicher“ Betrieb

Verbraucherbezogene Konfiguration und Analyse

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dkjfhskdfhd

Definition von „muss-“ und „kann-Zeitfenstern“ sowie Prioritätslevel für jeden Verbraucher

Grafische Anzeige der Leistungs-Momentanwerte sowie der Tageslastgänge für jeden Verbraucher

Übersicht über verbraucherspezifische Energieverbräuche

SMA Flexible Storage System – Zahlen, Daten, Fakten

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Einfache Halbierung* des Strombezugs aus dem Netz

Hohe Eigenverbrauchsquote von typisch 55 %*

Optimale Batterienutzung und geringe Anfangsinvestition

Nahezu vollständige Verwertung des erzeugten Solarstroms auch bei 70/60 % Wirkleistungsbegrenzung

Hohe Sicherheit durch spezielle Li-Ionen-Zellen von LG Chem mit integriertem Batteriemanagement

* Alle Zahlen auf Basis einer jährlichen PV-Erzeugung von 5.000 kWh und einem Stromverbrauch in gleicher Höhe, einer nutzbaren Batteriekapazität von 2 kWh und mit Einsatz des Sunny Home Managers

Erweiterungen und Kooperationen (1/3) Bereich: Heizung & Klima

Wärmepumpen werden so angesteuert, dass sie möglichst mit PV-Energie laufen. Die Ansteuerung erfolgt durch den Sunny Home Manager, der auf Basis von Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen ihren optimalen Einsatz plant.

Steigerung von Eigenverbrauch und Autarkie durch thermische Energienutzung und -speicherung

Nutzung von Synergien zwischen Strom- und Wärmehaushalt

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Erweiterungen und Kooperationen (2/3) Bereich: Haushaltsgeräte

Smart Home-fähige Waschmaschinen, Geschirrspüler oder Trockner starten automatisch und sind spätestens zu dem vom Kunden gewünschten Zeitpunkt fertig.

Auch hier erfolgt die vorausschauende Planung und Aktivierung durch den Sunny Home Manager auf Basis von Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen.

Steigerung von Autarkie und Eigenverbrauch

Optimale Solarstromnutzung ohne Komfortverlust

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Erweiterungen und Kooperationen (3/3)

Als Gründungsmitglied der EEBus-Initiative setzt sich SMA gemeinsam mit anderen namhaften Unternehmen für einen einheitlichen, medien- und protokollübergreifenden Kommunikationsstandard der Haus- und Gebäude-automation ein.

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Zusammenfassung

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Grid Parity in immer mehr Ländern sorgt für Paradigmenwechsel (Eigenversorgung mit PV statt Erzeugung und Netzeispeisung)

Entwicklung neuer Geschäftsmodelle ist eine große Herausforderungen für die bestehende Energiewirtschaft, birgt aber auch Chancen

Großes Marktpotential für PV-Systeme in Kombination mit Energiemanagement

EM-Lösungen müssen konkurrierenden Anforderungen gerecht werden

Erfolgreiche Einführung von Smart Home/Smart Grid-Lösungen erfordert standardisierte Interfaces und Protokolle

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

M.B.A., Dipl.-Ing. Tom Rudolph VP Solution Unit Energy Management & Portal Medium Power Solutions Sonnenallee 1 34266 Niestetal Germany Tel. +49 561 9522-1176 Mobile: +49 151 54345961 E-Mail: [email protected] Homepage: www.SMA.de

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http://www.sma.de/

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