Wirtschaftlichkeit, Eigenverbrauch und Autarkiegrad von Photovoltaik-Anlagen mit Energiespeicher

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 1.1 Zielsetzung und Fragestellung
• 1.2 Struktur der Arbeit
• 1.3 Solar-Decathlon und Ecolar-Home
• 2 Daten, Grundlagen und Szenarien für das Programm
• 2.1 PV-Anlage
• 2.1.1 Ertragskurve
• 2.1.2 Mittlerer zu erwartender Jahresertrag
• 2.1.3 Degradation
• 2.2 Energiespeicher
• 2.3 Verbrauchskurven
• 2.4 Szenarien
• 2.4.1 Haushaltsstrompreise und Einspeisevergütungen
• 2.4.2 Kosten pro Kilowatt Peak PV-Anlagenleistung
• 2.4.3 Kosten pro Kilowattstunde Speicherkapazität
• 2.5 Grundlagen zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
• 2.5.1 Tilgungszuschuss
• 2.5.2 Kreditkosten
• 2.5.3 Betriebskosten
• 2.5.4 Rendite
• 2.5.5 Gesamtkosten
• 2.5.6 Amortisationszeit
• 2.5.7 Stromgestehungskosten
• 2.5.8 Kosten pro gespeicherte Kilowattstunde
• 2.6 Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad
• 2.7 Parameterliste
• 3 Das MatLabⓇ®-Programm
• 3.1 Aufbau
• 3.2 Erläuterung der einzelnen Programmteile
• 3.2.1 Initialisierung
• 3.2.2 Berechnungen vorab
• 3.2.3 Minütliche Rechenschritte
• 3.2.4 Monatliche Rechenschritte
• 3.2.5 Quartalsweise Rechenschritte
• 3.2.6 Jährliche Rechenschritte
• 3.2.7 Endberechnung
• 3.3 Weiterführende Aufgaben
• 3.3.1 Erweiterungen des Programms
• 3.3.2 Programmierung eines autonomen Programms mit Benutzeroberfläche
• 4 Programmanwendung
• 4.1 Mittelfristige Marktanalyse
• 4.1.1 Rendite
• 4.1.2 Amortisationszeit
• 4.1.3 Stromgestehungskosten
• 4.1.4 Speicherkosten pro Kilowattstunde
• 4.2 Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad
• 5 Vorschläge zur Energiespeicherwahl für das Ecolar-Home
• 6 Diskussion
• 7 Zusammenfassung und Fazit

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Bachelorarbeit untersucht die Wirtschaftlichkeit, den Eigenverbrauch und den Autarkiegrad von Photovoltaikanlagen mit Energiespeicher am Beispiel des Ecolar-Home. Ziel ist es, ein Matlab-Programm zu entwickeln und anzuwenden, um diese Faktoren unter verschiedenen Szenarien zu analysieren.

• Wirtschaftlichkeitsanalyse von Photovoltaikanlagen mit und ohne Energiespeicher
• Bestimmung des Eigenverbrauchsanteils und des Autarkiegrades
• Einfluss verschiedener Parameter (z.B. Strompreise, Speicherkosten) auf die Wirtschaftlichkeit
• Entwicklung und Anwendung eines Matlab-Programms zur Simulation
• Bewertung verschiedener Energiespeicheroptionen für das Ecolar-Home

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik der Arbeit ein, beschreibt die Zielsetzung und Fragestellung der Untersuchung zur Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen mit Energiespeicher im Kontext des Ecolar-Home Projekts. Es wird die Struktur der Arbeit skizziert und der Solar Decathlon als Hintergrund des Ecolar-Home Projekts kurz erläutert.

2 Daten, Grundlagen und Szenarien für das Programm: Dieses Kapitel legt die Grundlage für die spätere Programmanwendung. Es beschreibt die Datenbasis, die für die Wirtschaftlichkeitsberechnung und die Szenarienplanung benötigt werden. Es werden detaillierte Angaben zu PV-Anlagen, Energiespeichern und Verbrauchskurven gemacht, sowie die Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erläutert (Tilgungszuschuss, Kreditkosten, Betriebskosten, Rendite, Gesamtkosten, Amortisationszeit, Stromgestehungskosten, Kosten pro gespeicherte Kilowattstunde). Schließlich werden der Eigenverbrauchsanteil und der Autarkiegrad definiert und eine Parameterliste erstellt.

3 Das MatLabⓇ®-Programm: Dieses Kapitel beschreibt detailliert das entwickelte Matlab-Programm, seinen Aufbau und die einzelnen Programmteile. Die Erläuterung umfasst die Initialisierung, Vorabberechnungen, minütliche, monatliche, quartalsweise und jährliche Rechenschritte sowie die Endberechnung. Es werden auch weiterführende Aufgaben und Erweiterungsmöglichkeiten des Programms diskutiert. Die Darstellung erfolgt durch Struktogramme.

4 Programmanwendung: In diesem Kapitel wird das Matlab-Programm angewendet, um eine mittelfristige Marktanalyse durchzuführen. Die Analyse umfasst die Untersuchung der Rendite, der Amortisationszeit, der Stromgestehungskosten und der Speicherkosten pro Kilowattstunde unter verschiedenen Szenarien. Zusätzlich wird der Eigenverbrauchsanteil und der Autarkiegrad berechnet und analysiert.

5 Vorschläge zur Energiespeicherwahl für das Ecolar-Home: Dieses Kapitel präsentiert Vorschläge für die Auswahl eines geeigneten Energiespeichers für das Ecolar-Home basierend auf den Ergebnissen der vorherigen Analysen. Es werden verschiedene Aspekte wie Kosten, Leistung und Lebensdauer der Speichertechnologien berücksichtigt.

Schlüsselwörter

Photovoltaik, Energiespeicher, Wirtschaftlichkeit, Eigenverbrauch, Autarkiegrad, Matlab, Simulation, Rendite, Amortisationszeit, Stromgestehungskosten, Ecolar-Home, Solar-Decathlon, Marktanalyse.

Häufig gestellte Fragen zur Bachelorarbeit: Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen mit Energiespeicher am Beispiel des Ecolar-Home

Was ist der Gegenstand dieser Bachelorarbeit?

Die Bachelorarbeit untersucht die Wirtschaftlichkeit, den Eigenverbrauch und den Autarkiegrad von Photovoltaikanlagen mit Energiespeicher am Beispiel des Ecolar-Home. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung und Anwendung eines Matlab-Programms zur Analyse dieser Faktoren unter verschiedenen Szenarien.

Welche Ziele werden in der Arbeit verfolgt?

Die Arbeit zielt darauf ab, ein Matlab-Programm zu entwickeln, um die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen mit und ohne Energiespeicher zu analysieren. Dabei werden der Eigenverbrauchsanteil und der Autarkiegrad bestimmt und der Einfluss verschiedener Parameter (z.B. Strompreise, Speicherkosten) untersucht. Zusätzlich werden verschiedene Energiespeicheroptionen für das Ecolar-Home bewertet.

Welche Themenschwerpunkte werden behandelt?

Die Arbeit behandelt folgende Schwerpunkte: Wirtschaftlichkeitsanalyse von Photovoltaikanlagen, Bestimmung des Eigenverbrauchsanteils und des Autarkiegrades, Einfluss verschiedener Parameter auf die Wirtschaftlichkeit, Entwicklung und Anwendung eines Matlab-Programms, und Bewertung verschiedener Energiespeicheroptionen.

Wie ist die Arbeit strukturiert?

Die Arbeit gliedert sich in folgende Kapitel: Einleitung (Zielsetzung, Fragestellung, Struktur, Solar-Decathlon und Ecolar-Home), Daten, Grundlagen und Szenarien für das Programm (PV-Anlage, Energiespeicher, Verbrauchskurven, Szenarien, Grundlagen zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad, Parameterliste), Das MatLab®-Programm (Aufbau, Erläuterung der einzelnen Programmteile, Weiterführende Aufgaben), Programmanwendung (Mittelfristige Marktanalyse, Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad), Vorschläge zur Energiespeicherwahl für das Ecolar-Home, Diskussion, Zusammenfassung und Fazit.

Welche Daten und Grundlagen werden verwendet?

Die Arbeit verwendet Daten zu PV-Anlagen (Ertragskurve, mittlerer Jahresertrag, Degradation), Energiespeichern, Verbrauchskurven, Haushaltsstrompreisen, Einspeisevergütungen, Kosten von PV-Anlagen und Speichern. Die Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung umfassen Tilgungszuschuss, Kreditkosten, Betriebskosten, Rendite, Gesamtkosten, Amortisationszeit, Stromgestehungskosten und Kosten pro gespeicherte Kilowattstunde.

Wie funktioniert das entwickelte Matlab-Programm?

Das Matlab-Programm simuliert den Betrieb einer Photovoltaikanlage mit Energiespeicher. Es umfasst Initialisierung, Vorabberechnungen, minütliche, monatliche, quartalsweise und jährliche Rechenschritte sowie eine Endberechnung. Es berechnet Kennzahlen wie Rendite, Amortisationszeit, Stromgestehungskosten, Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad.

Welche Ergebnisse liefert die Programmanwendung?

Die Programmanwendung liefert eine mittelfristige Marktanalyse mit Informationen zur Rendite, Amortisationszeit, Stromgestehungskosten, Speicherkosten pro Kilowattstunde, Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad unter verschiedenen Szenarien.

Welche Vorschläge zur Energiespeicherwahl werden gemacht?

Das Kapitel "Vorschläge zur Energiespeicherwahl für das Ecolar-Home" präsentiert Empfehlungen für die Auswahl eines geeigneten Energiespeichers basierend auf den Analyseergebnissen, unter Berücksichtigung von Kosten, Leistung und Lebensdauer.

Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?

Die Arbeit wird durch folgende Schlüsselwörter beschrieben: Photovoltaik, Energiespeicher, Wirtschaftlichkeit, Eigenverbrauch, Autarkiegrad, Matlab, Simulation, Rendite, Amortisationszeit, Stromgestehungskosten, Ecolar-Home, Solar-Decathlon, Marktanalyse.