Photovoltaikstrom-Eigenverbrauchsoptimierung mit aktivem Demand Side Management auf Siedlungsebene

Abstract

Dezentrale Energieerzeugung spielt seit vielen Jahren eine wichtige Rolle in der elektrischen Energieversorgung. Im Speziellen sind regenerative Energiequellen, allen voran die Photovoltaik (PV), durch staatliche Förderungen auch für kleine Erzeugungseinheiten bereits seit Jahren mittelfristig wirtschaftlich. Zieht man unsichere Förderbedingungen und vergleichsweise hohe Investitionskosten in Österreich in Betracht, kann ein wirtschaftlicher Betrieb von PV-Anlagen aber auch durch Steigerung des Eigenverbrauchsanteils erreicht werden. Im Zuge der vorliegenden Diplomarbeit werden verschiedene Möglichkeiten der PV-Strom-Eigenverbrauchsoptimierung auf Haushaltsebene analysiert. Dabei werden zwei methodische Ansätze verfolgt. Zum einen kommt aktives Lastmanagement (Demand Side Management - DSM) zum Einsatz, um die Aktivitäten von Haushaltsgeräten zu Zeiten ausreichender dezentraler Erzeugung zu verschieben. Andererseits wird das innovative Konzept des Generation Curve Fittings (GCF) vorgestellt. Dabei werden bereits in der Planungsphase Gröe und Ausrichtung von feststehenden PV-Modulen so optimiert, dass die zu erwartende regenerative Energieerzeugung unter Berücksichtigung der lokalen Verhältnisse und das (unbeeinflussbare) Lastprofil möglichst gut in Einklang gebracht werden. Abschließend wird ein Vergleich der Eigenverbrauchsanteile für verschiedene Szenarien gezogen. Unter Verwendung beider Verfahren kann eine Erhöhung des Eigenverbrauchsanteils sowie des Autarkiegrades auf 90% und 35% festgestellt werden. Mittels Lastflusssimulationen wird die Machbarkeit aus Netzsicht für ausgewählte Anwendungsfälleälle verifiziert.

Distributed electricity generation has been experiencing a constant growth since many years. Due to governmental incentives it was possible to achieve an economic operation especially of domestic Photovoltaic(PV)-systems. Considering uncertain public funding structures and comparatively high investment costs in Austria, a nancial amortization can also be attained by enhancing the direct use of generated solar energy. The present master thesis analyzes various methods for increasing the own consumption for domestic PV-electricity generation. Two dierent approaches are beeing developed. First, the well-known Demand-Side-Management (DSM) is used to shift household appliances activities' to peak-times of decentralized power production. Secondly, an innovative method called Generation Curve Fitting (GCF) is presented. For this purpose, stationary grid-connected PV-systems are modelled in a way that makes it possible to bring in line the generation pro le with with one years' synthetically created domestic load pro les. By using a combination of these two approaches, one can maximize both: the degree of own consumption as well as the degree of energy self-suciency. Finally, a comparison is drawn in order to demonstrate the own consumption ratio for different scenarios. It is shown that ownconsumption-rates of up to 90% at an autarky-level of 35% can be achieved. The results of load flow-simulations verify the feasibility of the proposed methods.