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Environmental assessment of prosumer digitalization: The case of virtual pooling of PV battery storage systems

Das Aufkommen dezentraler erneuerbarer Energien in Verbindung mit der Digitalisierung ermöglicht neue Möglichkeiten Systemdienstleistungen  für die Energiewende bereitzustellen. In Deutschland und weltweit breitet sich das Konzept der Prosumer, die mit einem Photovoltaik-Batteriespeichersystem ausgestattet sind, aus. Mit Hilfe digitaler Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) können Energiedienstleister diese Batteriespeicher zu einem „virtual battery energy storage system“ (VBES), einem virtuellen Batteriespeichersystem,  zusammenfassen. Das VBES soll Flexibilitätsdienstleistungen erbringen und damit den Übergang zu einem Energiesystem mit einem hohen Anteil an volatilen erneuerbaren Energien unterstützen.

Obwohl das Konzept ökologisch motiviert ist, fehlt bisher eine ganzheitliche Umweltbewertung. Daher führen wir eine Lebenszyklusanalyse durch, die sowohl die Umweltvorteile als auch die Umweltbelastungen der virtuellen Verbünde berücksichtigt. Dazu vergleichen wir einen PV-Batteriespeicher in einem deutschen Einfamilienhaus mit und ohne Teilnahme an einem VBES für das Jahr 2018. Wir bewerten drei Ebenen von Umwelteffekten: direkte Effekte durch die Digitalisierung (Datentransfer, IKT-Ressourcen für den VBES-Betrieb), indirekte Effekte durch externe Optimierung auf Haushaltsebene (Veränderungen der Batterielebensdauer und der Stromversorgung) und Enablement-Effekte auf Systemebene (Bereitstellung von Primärregelleistung, Redispatch und Verhinderung von Abregelung erneuerbarer Energien).

Wir zeigen auf, dass die Digitalisierung vergleichsweise geringe direkte Auswirkungen nach sich zieht, aber relativ hohe Umweltvorteile für den Klimaschutz und in anderen Wirkungskategorien ermöglichen kann. Voraussetzung dafür ist, dass die Batterielebensdauer und der Autarkiegrad des Haushalts mit PV-Strom nicht signifikant von der externen Steuerung durch den VBES-Betreiber beeinflusst werden. Wir kommen zu dem Schluss, dass derzeitige und künftige Batteriebesitzer ermutigt werden sollten, den externen Zugang zu ihrem Speicher für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen zuzulassen. Außerdem sollte der Rollout der benötigten IKT-Infrastrukturen kurz- bis mittelfristig umgesetzt werden.

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