Dirk Magnor

Optimization of an off-grid hybrid power supply system based on battery aging models for different battery technologies

This paper presents an advanced simulation tool for optimizing an off-grid hybrid PV-wind-diesel system to supply the required electricity to a telecommunication base station. The suggested system investigates a combination of three different battery technologies: Lead-acid, Lithium-ion and Vanadium Redox-Flow batteries. An adequate strategy has been developed to control the energy flow among the system components and to decide which battery has to be charged or discharged according to the actual system state (e.g. power generated from the renewables, states of charge of the different batteries). Additionally, it controls the operation of the diesel generator. The management strategy operates each battery under consideration of the respective aging characteristics in order to increase the overall economics of the system. For each battery technology an aging model has been developed to consider the calendric and cyclic aging. This has a big effect on the total system costs through the replacement costs of the batteries. It correspondingly affects the choice of the suitable combination of battery technologies made by the optimization algorithm (Genetic Algorithm) to find the best solution with the minimal costs. In this work a comparison between the optimization results in two different countries is done (Aachen-Germany and Quneitra-Syria with an annual solar radiation of 950 kWh/kWp and 1850 kWh/kWp respectively). Moreover, a sensitivity analysis for different battery prices is done and the results are demonstrated.

Aktuelle Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleitforschung zum KfW-Förderprogramm „Erneuerbare Energien – Speicher“

Dezentrale Solarstromspeicher zur Erhohung des lokalen Eigenverbrauchs stehen seit einigen Jahren vermehrt im Fokus von Forschung, Industrie und Verbraucherinteresse. Im Zuge von kontinuierlich sinkenden garantierten Einspeisevergutungen fur Strom aus Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) und steigenden Strombezugspreisen fur private Endkunden wird der lokale Eigenverbrauch von Solarstrom zunehmend attraktiver. Da Solarstromspeicher heute noch einen jungen Markt mit verhaltnismasig hohen Endverbraucherpreisen und geringen Betriebserfahrungen darstellen hat die Bundesregierung zusammen mit der KfW-Bankengruppe ein Forderprogramm aufgelegt. Um die Wirkung des Forderprogramms zu bewerten und ein besseres Verstandnis der Technologie zu ermoglichen wurde zusatzlich ein wissenschaftliches Monitoringprogramm etabliert, in dem sowohl Markt- als auch Betriebsdaten von PV-Speichern durch die RWTH Aachen erfasst und analysiert werden. Das vorliegende Paper gibt einen Uberblick uber die KfW-Forderung sowie das wissenschaftliche Monitoringprogramm und prasentiert aktuelle Analysen zur Marktentwicklung. Zusatzlich werden erste Ergebnisse der hochauflosenden Vermessung privat betriebener PV-Speichern dargestellt: Am Beispiel eines energieintensiven Haushalts im Raum Aachen werden fur den Monat Juli Auswertungen der Eigenverbrauchsquote und des Autarkiegrades durchgefuhrt, zusatzlich werden das Netzverhalten des Gesamtsystems sowie die belastungsabhangige Temperaturentwicklung der Batterie anhand der Messdaten eines Sommertags exemplarisch diskutiert.

‘Double Use’ of Storage Systems

Abstract Many batteries technologies provide more performance, especially regarding cycle life, than needed in their applications. As batteries also unfortunately age without being cycled at all (‘calendar lifetime’) it is worthwhile to apply the batteries to one or more other markets at the same time. This can increase the utilization of storage systems and, at the same time, decrease operational costs. In this chapter the primary use cases of uninterruptible power supplies (22.2), electric vehicle batteries (22.3), and photovoltaic home storage systems (22.4) are described in detail and potential scenarios for double use in the different applications are discussed. Another way of improving the economics of batteries systems is to transfer batteries systems to a ‘second life’ application. Opportunities and threats are discussed in Section 22.5 .