Rusbeh Rezania

Wels, 22.09.2011

V2G-Strategies: Das wirtschaftliche Potential des V2G-Konzepts im österreichischen

Energiesystem

Einleitung

• Mit welchen passenden Geschäftsmodellen können die

Elektrofahrzeuge im österreichischen Energiesystem integriert

werden ▫ Das wirtschaftliche Potential der Konzepte V2G, G2V und Batterienachnutzung bildet

die Grundlage der Erhebungen.

Inhalt

• 1. Fahrzeugkategorien

• 2. Batterieeigenschaften

• 3. Regelenergiebedarf in der APG- Regelzone

• 4. V2G Konzept

• 5. Ergebnisse

1. Fahrzeugkategorien

Anzahl der Fahrzeuge

Kapazität [kWh]

SOC [%]

94 16 10=<SOC<=90

36 24 10=<SOC<=90

28 48 10=<SOC<=90

• Laden- und Entladeleistung für V2G-Konzept

• 3 phasig, 230 volt, 16 ampere

• p_charg = 3*Voltage.*Current.*0.9511/1000= 10.5 kW;

• p_discharg = 3*Voltage.*Current.*0.9511/1000= 10.5 kW;

• Wirkungsgrad vom Netz (Anshclusspunkt) bis zur Betterie = 0.95

• Wirkungsgrad von der Batterie bis zum Anschlusspunkt = 0.95

Charg

ing P

ow

er,

kW

el

Source:

A.Schuster: "Batterie- bzw. Wasserstoffspeicher bei elektrischen Fahrzeugen“, Diplomarbeit, Institut für elektrischen Anlagen und Energiewirtschaft der

technischen Universität Wien 2008

B.N.Hartmann, E.D. Özdemir: Impact of different utilization senarios of electric vehicles ob the German grid in 2030, University of Stuttgart, Institut of

Energy Economics and Rational Use of Energy, Paper in journal of Power Sources, doi:10.1016/j.jpowsour.2010.09.117

C.S. B. Peterson, J. Apt, J.F. Whitacre: Lithium-ion battery cell degradation resulting from realistic vehicle and vehicle-to-grid utilization, Journal of power

sources, doi:10.1016/j.jpowsour.2009.20.010, in presss

• Einfluss der Entladung (V2G-Anwendungen und Fahren) auf die Kapazitätsverluste einer LiFePO4- Batterie

• Prozentuelle Kapazitätsverluste per normierte Wh

▫ -6.0*10-3 % fürs Fahren (Dynamisches Entaden)

▫ -2.7*10-3 % für V2G- Anwendungen (Konstantes Entladen)

▫ The Messungen prognostizieren einen geringeren Einfluss von DOD Effekt auf die Kapazitätsverluste (Vergleichtsobjekt eine VARTA Batterie)-

2.

Batterieeigenschaften

• Ziel: Simulation von der abgerufenen Regelenergie im österreichischen Energiesystem (APG- Regelzone)

• Datengrundlage: vom 2006 bis 2010 (15 min Auflösung)

• Verwendung von Verteilungsfunktionen basierend auf analysierten Daten

• 1. Generalized extreme value distribution

• 2. Normal Distribution

3. Abruf der Regelenergie in der Regelzone APG

Primärregelenergie [MWh]oder

Sekundärregelenergie [MWh]oder

Minutenreserve [MWh]

3. Regelenergiebedarf

in der APG- Regelzone

Maximale Anzahl an Abrufe

7

3. Abruf der Regelenergie in der Regelzone APG, Primärregelenergie

Minimale Anzahl an Abrufe

3. Regelenergiebedarf

in der APG- Regelzone

4. V2G-Konzept

24:00

Erste Fahrt Letzte Fahrt

Kann der gewünschte Inhalt

des Speichers bis zum

diesen Zeitpunkt

vorgegeben werden

Hier erfolgt das Fahren des Fahrzeug

(Entladen)

Das Fahrzeug kann Laden, wenn der

Strompreis niedrig ist.

Variante 1: V2G nicht möglich

Variante 2: V2G möglich

• V2G möglich.

• Geladen wird nur

dann wenn das Netz

keine zusätzliche

Erzeugung braucht und

Strompreis niedrig ist.

•V2G möglich

• Geladen wird nur dann

wenn das Netz keine

zusätzliche Erzeugung

braucht.

• Nebenbedingung:

Trotzdem muss der

Speicher den vorgegeben

Inhalt bis zur letzten

Möglichkeit des günstigen

Ladens erreichen.

Letzte Möglichkeit das Fahrzeug günstig zu laden 00:00

9

Ökonomische Faktoren V2G, Sekundärregelenergie

0

20

40

60

80

100

2006 2007 2008 2009 2010

€/M

Wh

Lieferung

Bezug

Strompreis

Quellen: www.apcs.at, www.regelleistung.at, www.regelleistung.net

A. Fussi, A. Schüppel, C. Gutschi, H. Stigler:“Technisch-wirtschaftliche Analyse von Regelenergie-märkten“, Institut für

Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation, Technische Universität Graz, Paper, Konferenz: IEWT 2011

• Leitungspreis für 2010 für Lieferung und Bezug: 13 €/MW/h

Aus dem

Verhältnis

zwischen

Lieferung(Bezug)

und mittleren

Strompreise

Strompreis 2030 87,59 €/MWh

Lieferung 126,69 €/MWh

Bezug 80,91 €/MWh

Leistungspreis_2030 = 26 €/MW/h

4. V2G-Konzept

10

Tertiärregelenergie Sekundärregelenergie Primärregelenergie

bev16kWh 61 171 160

bev24kWh 89 251 237

bev48kWh 96 361 328

Energieeinsatz, kWh/Woche

5. Ergebnisse

Variante 1 Variante 2

Tertiärregelenergie Sekundärregelenergie Primärregelenergie

bev16kWh 27 137 123

bev24kWh 28 196 203

bev48kWh 31 294 298

Energieeinsatz, kWh/Woche

11

5. Ergebnisse

1. V2G-Konzept, Ohne Degradationskosten

Variante 1 Variante 2

12

3. Ergebnisse

Variante 1 Variante 2

Batteriekosten

€/KWh1250 1000 750 500 250

bev16kWh -858 -561 -271 26 325

bev24kWh -1296 -858 -404 56 502

bev48kWh -1675 -1048 -407 223 842

Deckungsbeiträge, SekundäregelenergieBatteriekos

ten €/KWh1250 1000 750 500 250

bev16kWh -635 -396 -161 69 307

bev24kWh -964 -612 -256 109 458

bev48kWh -1349 -827 -301 238 738

Deckungsbeiträge, Sekundäregelenergie

13

Variante 1 Variante 2

5. Ergebnisse

5. Ergebnisse

• Lebensdauer = 10 a

15

5. Ergebnisse

Stationäre Anwendung nach Ablauf der Lebensdauer eines Fahrzeugs

Batteriekapazität,

kWh 16 24 48

Kapazitätsverluste, % - 12 - 9 - 6

• Gesamte Lebensdauer für Batterien im 2030 liegt bei 20 Jahre (siehe Quellen).

Berechnung des wirtschaftlichen Potentials nach

dem Ausbau (Speicher für erneuerbaren Energieträger,

Netzorientierte Energiespeicherung, Backup Systeme für

Großverbraucher, Reduzierung der Energiekosten von

Großindustrie)

Source:

A.Zhe Li, Minggao Ouyang: A win-win marginal rent analysis for operator and consumer under battery leasing mode in china electric vehicle market,

paper energy policy, doi:10.1016/j.enpol.2011.03.014 (Battery cost and life statistic)

B.NEDO, 2010: “New Energy and Industrial Technology, Development Organization”, http://www.nedo.go.jp/english/index.html

• Nächster Schritt:

▫ Business Models !!!!!!!

Rusbeh Rezania

Technische Universität Wien – Energy Economics Group, Gusshausstrasse 25-29, A-1040 Wien,

Tel:+43 58801 37375., Fax:+43 58801 37397, rezania@eeg.tuwien.ac.at, www.eeg.tuwien.ac.at

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Discussion

Question

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert

und im Rahmen des Programms „NEUE ENERGIEN 2020“

durchgeführt.