LagringsProjekt støttet af Elforsk. Deltagere: Lithium Balance NILAN Teknologisk Institut

Transkript

1 LagringsProjekt støttet af Elforsk Deltagere: Lithium Balance NILAN Teknologisk Institut

2 Baggrund Vedvarende energi skal klare vores el-forsyning (og andet energi) To problemer/udfordringer ved vedvarende energi: Lagring (Lav temperatur af varmekilde) Hér kun lagringproblematik idet vi vil lagre sol-celle-produceret elektricitet Før brugte man el-nettet som lager Forskel på købs- og salgspris skal betale lagringen Dvs ca. 2 kr. pr. kwh for nye solcelleanlæg

3 Produktion og forbrugsdata Solcelleproduktion 30 kwh pr. solskinsdag (6 kw anlæg) Dagsforbrug el 11 kwh i gennemsnit (4000 pr. år mindre om sommeren) Brugsvand ca. 6 kwh (2000 kwh/år) Dvs. overskudsel på solskinsdage

4 Vi vil undersøge mulighederne for lagring af solenergi i énfamiliehus i praksis

5 Projekt Optimal lagring af solcelleel på batterier og varmepumpe

6 Case 1. Tilbygning til eksisterende solcelleanlæg Brugsvandstapning PV1 Eks. Danfoss inverter AC-DC-AC System 1: AC direkte fra eksisterende inverter fra solceller. AC ensrettes i lader til DC på batteriet. Herfra vekselrettes det til forbrug efter behov. (Kan lagre el fra nettet) Sunny Island 6.0H Lader og inverter koblet til lavspændingsbatteri (li-ion) 48 V lader Bat INV Varme Nilan varmepumpe med beholder AC el AC el AC el AC el AC el køb og salg

7

8 Case 1. Tilbygning til eksisterende solcelleanlæg med inverter. Et eksisterende solcelleanlæg på ca. 3,5 kw med dertil hørende vekselretter skal retrofittes, så det kan levere overskudsstrøm til hhv. batteri og varmepumpe til brugsvand. Der tilbygges en ensretter/lader/vekselretter Elforbruget simuleret ved forbrug på radiatorer. Det styres af en gennemsnitlig forbrugsprofil Brugsvandsvarmepumpe Varmtvandsforbruget simuleres med et tappeprogram

9 Erfaringer cykluseffektivitet på ca. 0,7 0,75 (incl. Danfoss inverter) Men meget dårligt ved lave laster og desuden er der tomgangsforbrug (20-25 W forbrug) Selve batteriets virkningsgrad er høj: % Flere cykler end vi regnede med Støj fra ind- og udkobling

10 Vi vil derfor undgå at køre oplader inverter lavere end % af fuld last

11 case 2. Til nyt solcelleanlæg uden inverter. Brugsvandstapning DC el PV2 Solax Powervortex 306KTL HI Hybrid inverter koblet til batteri (Li-ion) DC-DC-AC System 2: DC direkte på batteri, hvorfra det vekselrettes til AC til forbrug AC-DC-AC System 1: AC direkte fra eksisterende inverter fra solceller. AC ensrettes i lader til DC på batteriet. Herfra vekselrettes det til forbrug efter behov. (Kan lagre el fra nettet) Varme Nilan varmepumpe med beholder Bat INV AC el AC el AC el AC el køb og salg

12 Case 2. Til nyt solcelleanlæg uden inverter. Her leveres el fra solceller: Dels gennem (hybrid) inverter til vekselspænding til forbrug til husholdning eller varmepumpe Dels gennem hybrid-inverter (lader) direkte til lagring på batteri (forbliver på jævnspænding) Fra batteri gennem inverter til vekselspænding til forbrug Kan også lade fra nettet (ved billig strøm) Men i praksis: lav effektivitet ved effekter under 1 kw Ved dellast effektivitet på under 70 % - kun ved fuldlast over 80% kraftig blæserstøj

13 Effektivitet fra s. 49

14 Erfaringer System 2 var ikke mere effektivt end system 1 Læring: Der skal ikke sjat-tappes eller lagres i forhold til inverter kapacitet det giver lav effektivitet Varmepumpen skal udnytte huller i elforbruget og dermed holde den samlede belastning omkring inverterens arbejdspunkt Ideelt set: kun når der er stort forbrug skal der tappes fra batteri (avanceret problemstilling, for det er endnu dyrere at købe strøm) Men i praksis bliver én af hovedkonklusionerne: Man skal ikke dimensionere forbrugsinverter for stor Sørg for at delene passer sammen kan kommunikere sammen helst samme leverandør..

15

16 Sæt figur ind fra s. 31

17 Varmepumpen

18

19

20 Eksemplet viser, at her stiger egetforbruget af el fra solcellerne fra ca. 25 % til 50 %. Med en prisforskel på 1,62 kr. på købt og solgt el giver dette batteri på 5 kwh en årlig besparelse på kr., og er dermed tjent hjem på 11. år. I eksemplet nedenfor er omtrentligt det samme eksempel vist på grafen.

21 PV kw

22

23 Tommelfingerregler 1 kwh pr. kwp solcelle Mange invertere er ikke kalr til Lithium batterier Spørg efter inverter tomgangstab og effektivitet ved lav last Køb det hele samlet vær sikker på support (mål på 3 faser 1 fase for upræcis til at styre leverting af el fra batteri til forbrug

24 Alm. forbrug Princip for energilagring i EnergyFlexHouse 3 fase AC 1 fase AC DC Målersymbol Brugsvandstapning PV1a 8 stk PV1b 9 stk PV2a 9 stk PV2b 9 stk VV SMA Stikkontakt for Smart Grid styring Nilan varmepumpe med beholder Varmt brugsvandsbeholder på 180 liter Varme kreds Jord kreds Sunny Island 3.0M Eks. ULX Danfoss inverter med trafo PV Eks. ULX Danfoss inverter med trafo Lader og inverter koblet til 4,8 kwh batteri (li-ion) 48 V Batt Alm el VP el 6 kw jordvarme m. 250 liter buffer-tank SMA Home Manager 2.0 Til/fra net

25 Nyt projekt: Udnyttelse af solcelle-el i batteri og varmepumpe i énfamiliehus Ændringer i forhold til det tidligere prøvede system: Større solcelleeffekt til batteriopladning betyder at der ikke bliver så meget ladning ved helt små effekter, hvor der er dårlig virkningsgrad på SMA inverteren (denne var tidligere overdimensioneret). Mindre inverter max 2,3 kw kommunikation fra SMA inverter til varmepumpestyring muliggør at varmepumpen kun sættes i gang, hvis der er et lavt forbrug af husholdningsel (dvs. overskud fra sol) Slås fra når strøm er dyr Slås fra når der ikke er solcelle-el (både nat og dag) Udvidet mulighed for at afsætte energien termisk til enten brugsvand eller rumvarme(gulv).

26 Hovedkomponenter i projektet Eksisterende solcelleanlæg på Teknologisk Instituts energy-flex-house med to Danfoss Unilynx invertere á 3 kw SMA Sunny Island 2,3 kw batteriinverter/lader Li-Ion batteripakke 4,8 kwh SMA smart energy meter / home-manager. Elmåler med tilhørende styrbare stikkontakter Nilan varmepumpeunit (separate varmepumper for brugsvand og rumvarme) (ventilationsdel på varmepumpe) Varmeblæser til simulering af normalt elforbrug (styret minut for minut) Tappeprogram til brugsvandsaftapning

27 Driftsprofiler og styring Simuleret elforbrug til husholdning i énfamiliehus (som i tidligere projekt styres med forbrugs-profil-program) 4000 kwh husholdningsel simuleres med el-blæser 2000 kwh varmt brugsvand (leveres fra ventilationsvarmepumpen styret af tappeprogram Rumvarme fra varmepumpen til gulvvarme

28 hhv. batterier og benyttes i husholdning og til varmepumpen. selv på én af de korteste dage af året produceres der langt mere solenergi, end der kan lagres på hhv. batterier og benyttes i husholdning og til varmepumpe n.

29 Data for et døgn uden sol og et døgn med sol december.

30 VP slukket fra 17 til 20

31 Styringen SunnyPortal sat op med to kriterier: VP kan hæve temperaturen kl 8-17 hvis der er solstrøm nok VP slukkes kl hvor strømmen (potentielt) er dyr (kan køres med ur) Eller når der ikke er sol Tjek hvad temperaturfald det betyder, hvis varmepumpen slukkes om natten

32 VP slukkes 10K forhøjet setpunkt Normal drift 40 C startes forsøg med booste setpunkt og slukke for varmepumpe

33

34 D. 17. april solen kom frem ved 12-tiden så den tillader hævet temperatur i varmepumpen

35

36 forbrug Produktion/ lagring

37

38

39

40 Samme tid på solbat

41

42 Batterier kan hjælpe med at levere til kogespidsen

43 Hvad vil vi gerne Få styringen fra home-manager til at virke så vi kan afprøve: Muligheder for at koble varmepumpen til og fra og hæve temperatur - måle effektiviteter ved: Koble vp til ved lavt elforbrug Koble fra ved manglende sol (Evt. nat) tjek temperatur-fald Koble fra ved dyr el udvide regneprogrammet med varmepumpe Få effektiviteten ved lave laster til at stige (eller undgå lave laster)

44 Bøvl besvær fejl

45

46 Konklusioner Idéen er der! Og det er en økonomisk god idé ( 2 kr. mellem købs og salgspris) med batterier til at lagre fra solceller Batteriet kan kun lagre en brøkdel af sol-produktion i en stor del af året. I denne del af året kunne det lagre vind- eller vandkraft om natten) Varmepumpen supplerer godt. Varmepumpen er et billigt lager Køb fra samme leverandører (Så fx kommunikation mellem elementerne er tilladt) Så der er support på alle dele sammen eller så mange som muligt