Khả năng kinh tế của pin xe điện để lưu trữ năng lượng trong các hộ gia đình tư nhân | Môn Năng lượng mới trên ô tô - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 58778885
Khả năng kinh tế của pin xe điện để lưu trữ năng lượng trong các hộ gia đình tư nhân 1. Tổng quan
Công nghệ năng lượng tái tạo là một phương pháp đầy hứa hẹn để giảm thiểu hậu quả của biến
đổi khí hậu và sự hữu hạn của nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, sản lượng điện không liên tục từ
các công nghệ như hệ thống quang điện mặt trời không ổn định và phụ thuộc vào điều kiện ban
ngày hoặc thời tiết địa phương. Công nghệ lưu trữ năng lượng có thể giúp đáp ứng cung và cầu.
Pin tái sử dụng từ xe điện (hybrid) có thể cung cấp công nghệ lưu trữ thân thiện với môi trường)
và mang lại lợi ích kinh tế cho các tiện ích, công ty và chủ đầu tư. Trong những năm tới, xã hội
toàn cầu phải đối mặt với nhiều thách thức. Biến đổi khí hậu và cạn kiệt tài nguyên nhiên liệu
hóa thạch là một số thách thức mà nền kinh tế năng lượng phải tìm giải pháp. Các công nghệ
năng lượng tái tạo sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu hậu quả của những thách
thức này [1]. Chính phủ nhiều nước đã thông qua luật hỗ trợ quá trình chuyển đổi sang sản xuất
năng lượng bền vững. Ở Đức, các nhà hoạch định chính sách đã quyết định thúc đẩy phát triển
công nghệ năng lượng tái tạo thông qua việc cung cấp giá điện đầu vào được đảm bảo. Nguồn
tài trợ này làm cho hệ thống năng lượng mặt trời (PV) trở nên hấp dẫn đối với các chủ nhà tư
nhân. Tuy nhiên, việc tạo ra năng lượng từ các hệ thống PV phụ thuộc rất nhiều vào thời gian
trong ngày và điều kiện thời tiết địa phương và mang đến yếu tố không chắc chắn cho lưới điện
[2]. Hơn nữa, đỉnh điểm sản xuất năng lượng vào khoảng giữa trưa tạo ra sự mất cân đối giữa
cung và cầu và là mối đe dọa đối với sự ổn định của hệ thống điện [3].
Một cách khả thi để bù đắp cho sự không phù hợp này là điều chỉnh nguồn cung cấp năng lượng
bằng cách sử dụng các nhà máy điện thông thường (như các nhà máy điện chạy bằng khí đốt
hiện đại) có thể sản xuất nhanh chóng. Nhưng với công suất hạn chế và lượng năng lượng được
cung cấp từ năng lượng tái tạo ngày càng tăng, các lựa chọn khác phải được xem xét. Sự không
phù hợp tồn tại do nguồn điện do hệ thống PV tạo ra cao nhất vào ban ngày với đỉnh điểm vào
khoảng giữa trưa, trong khi nhu cầu điện thấp vào ban ngày và tăng vào buổi tối. Việc sử dụng
công nghệ lưu trữ và công nghệ lưới điện thông minh là một phương pháp đầy hứa hẹn để chuyển
nhu cầu năng lượng từ buổi tối sang hàng giờ với nguồn năng lượng tái tạo dư thừa.
Trong hệ thống lưu trữ pin, điện năng được lưu trữ thông qua quá trình điện hóa học. Do giá pin
giảm, chúng đã trở thành một lựa chọn quan trọng có tiềm năng thay thế cho các công nghệ lưu
trữ khác và đã có một số dự án thử nghiệm được khởi đầu trong những năm gần đây. Mặc dù giá
pin đã giảm, [4]-[6] không thể tìm thấy bằng chứng cho rằng đầu tư vào hệ thống lưu trữ pin có
lợi nhuận trong điều kiện hiện tại. Chi phí trên mỗi kWh giảm thêm nếu xem xét các đơn vị lưu
trữ pin đã qua sử dụng. Trong trường hợp này, lợi ích từ chi phí thấp phải được cân nhắc với các
khía cạnh bất lợi khác (ví dụ: dung lượng và hiệu suất thấp hơn, cần thay thế sớm hơn cho hệ
thống pin đã qua sử dụng).
Trong ngành công nghiệp ô tô, vấn đề "vòng đời thứ 2" của pin đã qua sử dụng từ các xe điện là
một vấn đề gây tranh cãi nhiều và hầu hết tất cả các nhà sản xuất ô tô lớn đều đang xác định các
ứng dụng có thể cho pin sau khi chúng đã đạt được mức dung lượng khoảng 70-80% sau khi lão
hóa trong giai đoạn "vòng đời đầu tiên" trong xe. Hầu hết các chuyên gia trong ngành kỳ vọng
chúng sẽ được sử dụng như lưu trữ tĩnh cho sản xuất năng lượng tái tạo, vì chúng vẫn giữ lại lOMoAR cPSD| 58778885
dung lượng đáng kể. Trong những năm gần đây, đã có một số dự án được triển khai để thu thập
thông tin về khả năng thực hiện và khả năng sử dụng cuộc sống thứ hai của pin. Ví dụ, Nissan
và Green Charge Networks, một nhà cung cấp lớn về lưu trữ năng lượng thương mại, đã hợp tác
để sử dụng các pin đã qua sử dụng từ Nissan Leaf, một trong những chiếc xe điện bán chạy nhất
trên thế giới [7]. Toyota đã bắt đầu một đối tác với Quốc gia Yellowstone và cung cấp một trạm
kiểm lâm và trung tâm tái tạo với nguồn điện từ một hệ thống pin năng lượng mặt trời hybrid
[8]. General Motors đã thử nghiệm pin từ Chevrolet Volt để cung cấp năng lượng mặt trời và
năng lượng gió cho trung tâm công nghệ thông tin mới tại Milford, Michigan.
Tuy nhiên, các dự án của Toyota và General Motors chủ yếu là các ứng dụng cô lập, trong khi ở
Đức, các giải pháp kết nối lưới điện do Daimler và BMW thực hiện. Sự hợp tác giữa Daimler,
The Mobility House, GETEC và REMONDIS cung cấp một đơn vị lưu trữ năng lượng 13 MWh
để cân bằng năng lượng trong lưới điện [9] và BMW, Bosch và Vattenfall vận hành một gói pin
như một phần của một trạm điện ảo tại Hamburg [10]. Cuộc thảo luận này cho thấy tầm quan
trọng của việc sử dụng pin như các hệ thống lưu trữ năng lượng và tầm quan trọng của việc xem
xét cận cảnh các yêu cầu để thực hiện thành công, các hậu quả và những hệ quả kết quả.
Mục tiêu nghiên cứu là xác định tính khả thi kinh tế của việc triển khai một pin đã qua sử dụng
từ xe điện (EV) hoặc xe hơi hybrid điện (HEV) trong một ứng dụng dân dụng để thay đổi tải. Cụ
thể, chúng tôi xem xét một hộ gia đình có hệ thống tạo điện mặt trời và xem xét lợi ích của việc
kết hợp nó với hệ thống lưu trữ pin. Công nghệ pin bị giới hạn là lithium-ion vì đó là công nghệ
ưu tiên cho các xe EV và HEV hiện nay.
Khả năng kinh tế được đánh giá dựa trên nghiên cứu tài liệu và tính toán chính xác và dựa vào
thời gian của dòng tiền và giá trị hiện tại tương lai kết quả. Các vấn đề nghiên cứu mô tả có thể
được xem xét bằng các phương pháp khác nhau. Battke et al. [11] đã xem xét chi phí về mặt kinh
tế khi sử dụng mô phỏng Monte Carlo và cũng đã tiến hành một số cuộc phỏng vấn chuyên gia.
Pawel [12] đã chỉ ra cách tính giá trị hoá học của năng lượng (LCoE) cho lưu trữ pin kết hợp với
hệ thống tạo điện mặt trời. Trong bài báo này, một mô hình mô phỏng kỹ thuật kinh tế được sử
dụng để xem xét giá trị kinh tế của việc tích hợp lưu trữ sử dụng lần thứ hai vào hệ thống tạo
điện mặt trời. Các phương pháp tương tự được sử dụng trong [1] và [13] cho các bộ pin mới. Để
xem xét tính khả thi kinh tế của một viên pin sử dụng lần thứ hai, các khía cạnh kỹ thuật cũng
quan trọng như các khía cạnh kinh tế. Sự suy giảm khả năng lưu trữ của viên pin là quyết định
quan trọng đối với mặt kinh tế, đặc biệt là đối với một viên pin đã qua sử dụng và phải được xem
xét. Trong nghiên cứu của chúng tôi, đã phát triển một công cụ mô phỏng bao gồm tính toán suy
giảm chi tiết thông qua sự giảm của dung lượng. Nó phản ánh tình trạng sạc cũng như sự phát
điện theo thời gian và có thể được sử dụng để tính toán doanh thu trong các tình huống khác nhau.
2. Mô hình hóa và dữ liệu 2.1. Giới thiệu
Để điều tra tính khả thi kinh tế của một hệ thống năng lượng mặt trời và lưu trữ cho pin tái sử
dụng cho một hộ gia đình cá nhân, một mô hình mô phỏng được thực hiện. Hình 1 mô tả bố cục
chung của hệ thống được áp dụng cho phân tích. Mô hình sử dụng các thông số kỹ thuật và kinh lOMoAR cPSD| 58778885
tế làm đầu vào cho mô hình tính toán, được lập trình bằng MATLAB/Simulink. Mô hình mô
phỏng tính toán sự phát sinh điện mặt trời theo thời gian, tình trạng của viên pin, tải điẹn và chi
phí. Kết quả của mô hình cho phép đưa ra một tuyên bố về tính khả thi của việc tích hợp viên
pin cho hệ thông năng lượng mặt trời.
Hình 1: Mô hình mô phỏng tính toán
2.2. Các thông số đầu vào của mô hình
Mô hình mô phỏng đã được phát triển độc lập với các thí nghiệm khác và có thể được sử dụng
để xem xét nhiều trường hợp khác nhau thông qua việc tham số hóa. Trong trường hợp này, các
tham số được xác định cho một hộ gia đình ba người ở khu vực Stuttgart, Đức, để có thể so sánh
với các nghiên cứu tương tự của Bost và đồng nghiệp [4] hoặc Braun và đồng nghiệp [5]. Ngoài
ra, thị trường điện ở Đức có một phần lớn tạo điện mặt trời và sự không đều đặn kết quả có thể
làm cho Đức trở thành một thị trường tiên phong quan trọng cho các hệ thống lưu trữ pin sử dụng
lần thứ hai. Hơn nữa, một phần lớn thị trường tạo điện mặt trời ở Đức bao gồm các hệ thống nhỏ
quy mô dành cho hộ gia đình có thể có lợi từ hệ thống lưu trữ [15].
2.2.1. Các thông số
Các tham số đầu vào về công nghệ có thể được nhóm thành các tham số liên quan đến việc tạo
điện, sử dụng điện và lưu trữ điện.
Tạo điện. Việc tạo điện phụ thuộc vào dữ liệu ngoại vi như ánh sáng mặt trời có sẵn và nhiệt độ
không khí cũng như các thông số biến đổi như số lượng mô-đun cài đặt, cách lắp đặt hoặc góc lOMoAR cPSD| 58778885
nghiêng của các mô-đun. Các thông số đầu vào của mô hình bao gồm dữ liệu về ánh sáng mặt
trời và nhiệt độ không khí. Thông tin này được lấy từ cơ sở dữ liệu do DWD (Deutscher
Wetterdienst) [16] cung cấp cho một trạm đo gần Stuttgart, Đức. Dữ liệu bao gồm ánh sáng mặt
trời toàn cầu và ánh sáng mặt trời xuyên tán. Đối với năm 2014, ánh sáng mặt trời được trình bày trong Hình 2.
Hình 2: dử liệu bức xạ mặt trời vào 2014
Dữ liệu bức xạ mặt trời phải được chuyển đổi để tính toán công suất tạo điện của hệ thống tạo
điện mặt trời. Điều này sẽ được thảo luận sau trong phần con 2.3.1. Đầu vào thứ hai là nhiệt độ
không khí. Bởi vì việc tạo điện phụ thuộc vào nhiệt độ mô-đun, nhiệt độ không khí xung quanh
phải được biết. Nhiệt độ không khí môi trường được thể hiện trong Hình 3. Kính silic trắng đã
được chọn là công nghệ tạo điện mặt trời và một hệ thống tạo điện mặt trời cài đặt với công suất 5 kWp.
Thuật toán điện được dựa trên dữ liệu tải điện tiêu chuẩn từ BDEW (Bundesverband der Energie-
und Wasserwirtschaft - Hiệp hội Năng lượng và nước Đức) [17]. Nó được xác định riêng biệt
cho các ngày trong tuần, thứ Bảy và chủ Nhật, cũng như cho mùa hè, mùa đông và các giai đoạn
khác nhau. Hình 4 thể hiện hồ sơ tải điện cho các ngày khác nhau trong giai đoạn chuyển đổi. lOMoAR cPSD| 58778885
Hình 3: Nhiệt độ của không khí năm 2014
Hình 5: Dữ liệu tải điện qua các ngày
Rõ ràng rằng đối với các ngày làm việc và thứ Bảy, nhu cầu năng lượng vào các giờ tối cao hơn
so với phần còn lại của ngày. Chỉ vào Chúa Nhật, đỉnh điểm vào giữa trưa cao hơn so với buổi
tối. Trong khi đỉnh điểm của ánh sáng mặt trời và do đó việc tạo điện PV xảy ra vào buổi trưa,
điện cần thiết vào các giờ tối. Sự không phù hợp này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng
lưu trữ pin. Dữ liệu đã được tính cho một hộ gia đình ba người với mức tiêu thụ điện hàng năm là 3892 kWh [4].
Đối với việc lưu trữ điện, ta chọn pin lithium-ion vì công nghệ này chiếm ưu thế trong các ứng
dụng cho xe điện (EV) và xe hybrid điện (HEV). Trong phân tích, kích thước của hệ thống lưu
trữ pin được biến đổi từ 4 kWh đến 8 kWh (beginning of life) với dung lượng là 80% cho việc
tái sử dụng (the second life) [18]. lOMoAR cPSD| 58778885
2.2.2. Các thông số về mặt kinh tế
Các thông số đầu vào kinh tế có thể được chia thành các giả định chung và các thông số liên quan
đến việc tạo điện, thị trường điện và lưu trữ điện.
Giả định Chung. Vì mô hình được thiết lập tham số cho một hộ gia đình ở Đức, tiền tệ là Euro
và tỷ lệ lạm phát được đặt là 1,74% (giá trị trung bình từ 2004 đến 2015 cho khu vực Euro [19]).
Phụ thuộc vào tỷ lệ lạm phát sẽ được xem xét trong một phân tích nhạy cảm. Đối với tỷ lệ chiết
khấu thực tế, đã chọn một giá trị 4% phù hợp với các nghiên cứu trước đó khác.
Để ước tính giá trị của việc thêm một hệ thống lưu trữ cho pin vào hệ năng lượng mặt trời, sự
chênh lệch giữa việc đầu tư vào hệ thống lưu trữ pin và không đầu tư vào nó được xem xét. Trong
trường hợp này, chi phí của hệ thống tạo điện mặt trời không được xem xét vì dòng tiền ròng là
giống nhau cho cả hai lựa chọn.
Để tính toán các chi phí điện, cần phải xem xét các trường hợp cho sự phát triển tương lai của
các mức giá điện. Để xác định các trường hợp giá điện bán lẻ trong giai đoạn từ 2008 đến 2015.
Tỷ lệ tăng trung bình trong giai đoạn này là khoảng 4% (bao gồm lạm phát). Giả định rằng tỷ lệ
tăng trong mười năm tới nằm trong khoảng từ 2 đến 6%. Điều này được giả định bằng các trường
hợp 1 (thấp: tăng 2% mỗi năm), trường hợp 2 (trung bình: tăng 4% mỗi năm) và trường hợp 3
(cao: tăng 6% mỗi năm). Hình 5 cho thấy các quỹ đạo giá điện và các các trường hợp nêu trên.
Hình 5: Giá bán lẻ điện tại Đức
Do Đức áp dụng Luật Năng lượng tái tạo (EEG - Erneuerbare Energien Gesetz), mức giá cung
cấp được đảm bảo trong vòng 20 năm. Đối với các hệ thống năng lượng mặt trời có công suất
cao nhất dưới 10 kWp, mức giá cung cấp vào lưới là khoảng 12,31 €-ct/kWh (ngày 1 tháng 1
năm 2016) [20]. Phụ thuộc vào mức giá cung cấp sẽ được thảo luận ở phần 3.2.2 bên dưới.
Do hiện nay chỉ có một số ít xe điện bị loại bỏ, hiện vẫn chưa có thị trường thực sự cho pin tái
sử dụng. Neubauer và đồng nghiệp [21] đã ước tính giá trị của các viên pin xe điện đã tái sử dụng
bằng cách tính toán giá bán tối đa các viên pin đã tái sử dụng cạnh tranh với các viên pin mới.
Họ ước tính giá bán viên pin đã tái sử dụng từ 38 US$/kWh đến 132 US$/kWh (tương đương từ
34 €/kWh đến 117 €/kWh) và chi phí hệ thống cho người sử là 100 US$/kW (tương đương 89
€/kW) cho điều khiển, điều chỉnh công suất và kiểm soat nguồn điện. Chi phí lắp đặt và khởi đầu lOMoAR cPSD| 58778885
được giả định là 52 US$/kWh (tương đương 46 €/kWh). Đối với chi phí bảo dưỡng, các nghiên
cứu khác hiệu chỉnh trong khoảng từ 1,5% đến 6% của chi phí đầu tư; cho phân tích của chúng
tôi, giá trị là 3%. Các giá trị tham số kinh tế được sử dụng được báo cáo trong Bảng 1. lOMoAR cPSD| 58778885 Vị trí: Đức Giá trị Đơn vị 5 [kW p]
Công suất của hệ thống năng lượng mặt trời 3892 [kWh] Chi phí
Khả năng tiêu thụ điện qua từng năng bảo chì 4 - 8 [kWh BOL] Số lượng Pin Bảng 1: 80 [%] Thiết
Dung lượng Pin tái sử dụng lập các 1.74 [%] thông Lạm phát số đầu 4 [%] vào của Tỷ lệ chiết khấu mô 12.31 [€-ct kWh−1 ] hình Giá đầu vào kinh tế 34-117 [€- kWh−1] Giá pin 89 [€- kWW−1] Chi phí điều khiển 46 [€- kWh−1] Chi phí lắp đặt 3 [%]
2.2.3. Phương pháp mô phỏng và mô hình hóa
Trong trường hợp này, lượng điện tạo ra theo thời gian và trạng thái của viên pin là quan trọng.
Việc mô hình hóa được thực hiện trong MATLAB/Simulink. Bố cục của hệ thống năng lượng
mặt trời và lưu trữ được xem xét được thể hiện trong Hình 6.
Hình 6: Mô hình hóa hệ thông năng lượng mặt trời và lưu trữ điện năng
Hệ thống năng lượng mặt trời cung cấp điện, sau đó được chuyển từ dòng điện một chiều (DC)
sang dòng điện xoay chiều (AC). Khi cung cấp điện đủ nó sẽ có thể được đưa vào lưới điện hoặc
lưu trữ trong pin nếu pin chưa được nạp đầy. Trong trường hợp thứ hai, nó phải được biến đổi
thành DC trước khi có thể lưu trữ. Mỗi lần chuyển đổi đều dẫn đến mất năng lượng ta cần chú ý đến vấn đề này. lOMoAR cPSD| 58778885
Nếu nhu cầu điện vượt quá lượng điện được tạo ra, sự khác biệt có thể được cung cấp bởi lưới
điện hoặc hệ thống lưu trữ pin nếu trạng thái sạc (SOC - state of charge). Để đạt được tính hiệu
quả kinh tế và kỹ thuật, cấu trúc hệ thống này là cấu trúc phổ biến nhất được sử dụng trong văn
bản chuyên ngành cho các ứng dụng dân dụng [1]. 2.2.4. Tạo điện
Hiệu suất của các hệ thống năng lượng mặt trời không chỉ phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời mà
còn bị ảnh hưởng bởi một số tác động quan trọng khác [23]: (1) Nhiệt độ của tấm pin tạo điện
mặt trời; (2) Hiệu suất chuyển đổi phụ thuộc vào mức độ chiếu sáng và nhiệt độ của tấm pin; (3)
Sự phản xạ trên bề mặt mô-đun; và (4) Độ nhạy quang phổ của các tấm pin.
Trong bài báo này, hiệu suất được tính dựa trên một phương pháp toán học được trình bày bởi
Huld và cộng sự [24] liên quan đến ánh sáng mặt trời và nhiệt độ của tấm pin. Hàm toán học này
đã được điều chỉnh dựa trên dữ liệu đo được và các tham số đã được phát triển cho công nghệ
silic tinh khiết. Do thị phần trong thị trường chiếm đa số trong các ứng dụng hiện tại (khoảng
90% vào năm 2013) [15], thị phần trong thị trường thống trị trong sản xuất toàn cầu (trên 90%
vào năm 2014) [24] và dựa trên các nghiên cứu trước đó, công nghệ silic tinh khiết đã được lựa
chọn là công nghệ tạo điện mặt trời. Các tham số đầu vào của mô hình là tia tử ngoại trong mặt
phẳng G và nhiệt độ tấm pinT mod. Với PSTC là công suất ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC)
với GSTC = 1000 W/m2 và T(mod−STC) = 25 °C, công suất đầu ra được tính như sau:
Hiệu suất tương đối tức thời ηrel thuộc vào sáu tham số k1 đến k6 được điều chỉnh dựa trên dữ
liệu thực nghiệm. Dữ liệu về ánh sắng ngoại mặt trời cũng như nhiệt độ môi trường được thu
thập từ cơ sở dữ liệu do DWD (Deutscher Wetterdienst) cung cấp cho Stuttgart (mã trạm 04928)
[16]. Để sử dụng trong mô hình, tập dữ liệu phải được biến đổi theo hai cách. Ánh sáng mặt trời
phải được chiếu lên mặt phẳng của tấm pin tạo điện mặt trời và nhiệt độ xung quanh phải được
chuyển đổi thành nhiệt độ của mô-đun. Việc điều chỉnh nhiệt độ có thể được thực hiện bằng hệ số cT [23] như sau:
Hệ số C mô tả sự khác biệt nhiệt độ của tấm pin so với nhiệt độ môi trường do ánh sáng mặt trời T
và phụ thuộc chủ yếu vào cách các tấm pin được lắp đặt. Hệ thống năng lượng mặt trời chúng
tôi đã chọn một giá trị là (0.05 °C)/(W m2) [25].
Để chiếu ánh sáng mặt trời lên mặt phẳng của tấm pin, phải biết vị trí thực tế của mặt trời. Vị trí
này được mô tả bằng hướng và độ cao (hoặc góc nâng) và được hiển thị trong Hình 7. Trong
phân tích của chúng tôi, nó đã được tính toán theo phương pháp được đề xuất trong Reda et al.
[26] cho vĩ độ của Stuttgart, và được điều chỉnh bằng sự khác biệt giữa thời gian giả định mặt
trời và thời gian trung bình bằng cách sử dụng phương trình thời gian [26]. lOMoAR cPSD| 58778885
Hình 7: Sự kết hợp giữa độ cao, hướng và vị trí
Bây giờ vị trí của mặt trời được biết tại mọi bước thời gian trong mô phỏng, và sau đó, ánh sáng
mặt trời thực sự trên mặt phẳng được tính toán với các mối quan hệ hình học. Đối với vị trí của
Stuttgart, đã được chọn một góc nghiêng là 30° và hướng về phía nam. Tùy thuộc vào công suất
lắp đặt, sản lượng điện hàng năm là khoảng 980 kWh/kWp cho một năm trung bình. Tất nhiên,
điều này phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời thực tế. Hiệu suất của bộ biến tần được giả định là
98%, theo một số nghiên cứu khác. Các giá trị thông số được sử dụng cho hệ thống năng lượng
mặt mô phỏng được báo cáo trong Bảng 2 (phần bên trái). Công nghệ Silicon tinh thể Công nghệ Lithium-ion Cài đặt Trên mái nhà Nhiệt dung
900 J(kg∙°C ¿¿−1 [29] Vị trí Stuttgart, Đức Hệ số truyền nhiệt
10W(m2∙ K ¿¿−1[30] Vĩ độ 48.8282° N Mức độ năng lượng 120 Whkg−1[31] Kinh độ 9.2000° E Mật độ năng lượng 230 Wh l−1 [31] Gó nghiên 30°
Nhiệt độ môi trường 13°C [32] xung quanh Định hướng Hướng nam Công nghệ Lithium-ion Điện hàng năm ~980 kWh (kW p)−1 Nhiệt dung
900 J(kg∙°C ¿¿−1 Hiệu suất 98% Hệ số truyền nhiệt
10W(m2∙ K ¿¿−1 lOMoAR cPSD| 58778885
Bảng 2: Thông số đầu vào cho mô hình kỹ thuật (hai cột bên trái: hệ thống năng lượng mặt trời,
hai cột bên phải: hệ thống lưu trữ pin)
2.2.5. Lưu trữ năng lượng
Để ước tính tính khả thi về mặt kinh tế của một viên pin tái sử dụng trong các ứng dụng dân
dụng, việc dự đoán sự suy giảm và lão hóa của viên pin là yếu tố quan trọng trong mô phỏng. Có
nhiều tác động và cơ chế riêng lẻ mà, kết hợp với nhau, dẫn đến sự lão hóa của bộ pin. Trong khi
phân giải điện phân (mất dung lượng) và hình thành màng điện giữa rắn (SEI, tăng trở kháng bên
trong) thường là các quá trình lão hóa chủ đạo, các cơ chế khác được mô tả bởi Vetter và cộng
sự [27]. a. Do việc thử nghiệm dưới điều kiện hoạt động thực tế khá đắt và tốn thời gian, hầu hết
các mô hình sử dụng dữ liệu từ các thử nghiệm tốc độ giảm tuổi thọ của pin và cố gắng điều
chỉnh kết quả cho phù hợp với điều kiện hoạt động thực tế.
Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đã chọn một phương pháp được đề xuất bởi Ecker và
đồng nghiệp [28] để dự đoán mất dung lượng và sự tăng sự trở kháng nội dẫn đến sự giảm hiệu
suất. Công thức sau đây đã được sử dụng để mô tả mất mát dung lượng.
Sự phụ thuộc thời gian được mô tả bằng công thức
Ở đây ca mô tả tốc độ lão hóa ở điều kiện (T0, T0) và β là 0,5 giả định rằng thành phần điện phân
và quá trình hình thành SEI tương ứng là nguyên nhân chur yếu. B(T, V) mô tả sự phụ thuộc vào
nhiệt độ và điện thế theo công thức:
Hai yếu tố này mô tả tác động của việc tăng nhiệt độ và điện thế lên quá trình lão hóa, có nghĩa
là việc tăng ΔT dẫn đến việc tăng CT so với điều kiện tham chiếu được đặt là T = 25 = 0 ℃ và T0
3,5 V. ΔT đã được chọn là 10 °C và ΔV là 0,1 V. Các tham số ca, CT và CV đã được điều chỉnh sao
cho phương trình giảm thiểu sai lệch đối với dữ liệu đo đạc.
Nhiệt độ thực tế của bộ pin được ước tính bằng mô hình nhiệt đơn giản sử dụng một khối nhiệt
và truyền nhiệt bằng đối lưu tự nhiên. Việc mất điện trong pin gây ra nhiệt đầu vào và do đó làm
tăng nhiệt độ theo khả năng tỏa nhiệt của bộ pin. Vì có sự chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ môi
trường và nhiệt độ pin nên sẽ xảy ra dòng nhiệt đến phần lạnh hơn. Chênh lệch nhiệt độ càng lớn
thì dòng nhiệt càng cao. Trong điều kiện ổn định, dòng nhiệt bằng tổn thất điện năng. Hình 8 cho
thấy mối quan hệ giữa các thông số/số lượng khác nhau có liên quan. lOMoAR cPSD| 58778885
Hình 8: Sơ đồ mô hình nhiệt
Để mở rộng kích thước của hệ thống pin, các giá trị của diện tích A và khối lượng m được xác
định bởi mật độ năng lượng và năng lượng riêng. Để tính diện tích, người ta sử dụng dạng khối.
Nhiệt độ môi trường xung quanh được chọn làm giá trị trung bình hàng năm cho tầng hầm, giả
định rằng nó chủ yếu sẽ được lắp đặt ở đó. Các thông số được sử dụng được mô tả trong Bảng 2 (phía bên phải).
Ba giả định được xem xét để phát triển giá bán lẻ điện ở Đức. Chúng tôi giả định rằng giá tăng
hàng năm từ 2-6% trong 10 năm từ 2015-2025. Cụ thể, trường hợp (thấp) giả định 2% mỗi năm,
trường hợp 2 (trung bình) 4% mỗi năm và trường hợp 3 (cao) 6% mỗi năm của sự leo thang giá
cả. Tại Đức, từ năm 2008-2015 giá tăng trung bình khoảng 4%. 3. Kết quả
3.1. Kết quả tổng quan của mô hình
Trong phần này, chúng tôi báo cáo về kết quả tổng quan của mô hình, cho phép so sánh kết quả
của mô hình với những nghiên cứu khác. Hình 9 thể hiện kết quả mô phỏng cho việc sản xuất
điện từ tấm năng lượng mặt trời (PV) và tiêu thụ điện qua một năm. Mà không có hệ thống lưu
trữ năng lượng, có sự không phù hợp giữa việc sản xuất năng lượng và nhu cầu tiêu thụ.
Hình 10 mô tả kết quả của dung lượng pin và sự trở kháng nội trong khoảng thời gian kiểm tra
là mườit năm. Dung lượng ban đầu bắt đầu ở mức 80% so với giá trị ban đầu (BOL) của nó, vì
đây là dung lượng còn lại tại thời điểm pin được thay thế trong xe điện. Trong giai đoạn tái sử
dụng, dung lượng của pin giảm xuống khoảng 60% so với dung lượng ban đầu. Đồng thời, trở
kháng nội tăng từ 150% lên 320% so với giá trị ban đầu của nó. Sự tăng trở kháng nội gây ra sự giảm đi hiệu suất./ lOMoAR cPSD| 58778885
Hình 9: Tạo điện và tiêu thụ điên của hệ thống năng lượng mặt trời trong một năm
Hình 10: Sự giảm dung lượng và tăng điện trở của pin sau 10 năm
3.2. Khả năng kinh tế của pin tái sử dụng
Trong phần này, sẽ thảo luận về tính khả thi của việc đầu tư vào pin tái sử dụng và đánh giá khả
năng sinh lời. Các tham số đầu vào tạo ra dòng tiền mặt được chiết khấu liên tục và cộng dồn
theo thời gian. NPV (giá trị hiện tại ròng) được tính cho 10 năm và cho ra giá trị nằm trong
khoảng từ €-326 đến €825, phụ thuộc vào trường hợp và giá pin được lựa chọn.
Hình 11 thể hiện NPV theo giá pin trên mỗi kWh. Giá trị NPV giảm khi giá pin tăng và tăng khi
giá điện tăng thêm. Trong trường hợp 3, đại diện cho sự tăng mạng lưới điện lên đến 6% mỗi
năm, NPV là dương trong suốt thời gian kiểm tra. Trường hợp 2 đại diện cho sự tăng thêm dự lOMoAR cPSD| 58778885
kiến của giá điện lên 4% mỗi năm và điểm cân bằng được đạt tại giá bán pin là 107 €/kWh. Đối
với sự tăng thêm mạng lưới điện 2% (trường hợp 2), điểm cân bằng đạt tại giá pin là 73 €/kWh.
Hình 11: Giá trị hiện tại ròng cho các trường hợp với giá pin khác nhau
3.3. Phân tích tương quan
Phân tích tương quan mô tả cách NPV thay đổi khi biến đổi các tham số đã cho. Điều này quan
trọng để ước tính tác động của một tham số cụ thể và có thể được sử dụng để xác định các giá trị
quan trọng. Hình 13 thể hiện một biểu đồ "tornado" của các tham số đầu vào quan trọng nhất.
Giá trị của mức giá mua điện (feed-in tariff) là yếu tố có tác động lớn nhất và do đó phải được
ước tính cẩn thận. Tuy nhiên, điều này không quá quan trọng bởi vì mức giá mua điện được cố
định trong suốt thời gian đầu tư.
Hình 12: phân tích tương quan lOMoAR cPSD| 58778885 4. Thảo luận
4.1. Nhưng ảnh hướng chủ nhà
Kết quả được trình bày đã cho thấy rằng đầu tư vào hệ thống lưu trữ pin tái sử dụng thứ hai có
thể sinh lời đối với người sở hữu nhà trong một số trường hợp cụ thể. Với mức tăng hàng năm
của giá điện lên 6% (S3), có sự khả thi về mặt kinh tế cho tất cả các mức giá pin được ước tính.
NPV biến đổi từ khoảng €800 đến €200. Đối với các trường hợp 1 và 2, tính lợi nhuận phụ thuộc
vào giá bán pin thực tế trên mỗi kWh. Trong trường hợp 2, điểm cân bằng được đạt tại giá bán
pin là 107 €/kWh, trong khi trong trường hợp 1 cần một giá là 73 €/kWh. Đối với các đầu tư
trong tương lai, một mức giá mua điện đảm bảo dự kiến giảm sẽ tăng tính khả thi của hệ thống
lưu trữ. Đối với tính khả thi kinh tế của lưu trữ pin, sự khác biệt giữa giá điện và mức giá mua
điện là quyết định quan trọng. Hiện nay, người sở hữu được hưởng sự miễn thuế đối với tiền
điện, phần trăm EEG và các khoản phí lưới cho điểm tự tiêu tự phát của họ, miễn là kích thước
hệ thống pin mặt trời nhỏ hơn 10 kWp [15]. Điều này đặt một gánh nặng gia tăng lên các người
tiêu dùng khác và với sự gia tăng số lượng hệ thống pin mặt trời, điều này có thể thay đổi trong
tương lai. Phải nhận thức được rằng có thể xuất hiện nhiều sự khác biệt so với điều kiện hoạt
động thực tế, ví dụ như vị trí và do đó lượng tử bức xạ mặt trời sẽ thay đổi.
4.2. Những ảnh hướng đối với môi trường
Nếu so sánh giữa các xe điện và xe sử dụng động cơ đốt trong từ góc độ môi trường, thì cần xem
xét cả việc đầu tư về nguyên liệu ban đầu và năng lượng. Đối với xe điện, điều này đặc biệt quan
trọng đối với việc sản xuất các bộ pin lớn.. Sau khi sử dụng trong xe điện, pin có thể được tái
chế hoặc sử dụng lại, và ngành công nghiệp ô tô đã cho thấy tỷ lệ tái chế cao đối với pin chì-axit
(tuy nhiên, đối với pin Lithium-ion, việc tái chế có thể hạn chế hơn). Còn nhiều lợi ích khác có
thể thu được từ việc sử dụng lại pin sau khi đã sử dụng trong xe, và việc tái chế vẫn có thể thực
hiện sau khi pin đã trải qua một và thậm chí ba lần sử dụng. Ahmadi và cộng sự [33] đã nghiên
cứu về sự tiết kiệm khí CO2 có thể đạt được thông qua việc sử dụng lại pin của xe điện. Tất
nhiên, còn có những thách thức như việc thu thập và loại bỏ pin đã sử dụng do nguy cơ từ điện
áp cao hoặc việc xử lý chất làm mát. Pin thu thập phải được tháo rời và sắp xếp theo loại và hóa
học của các viên pin, sau đó được lắp ráp lại.
4.3. Những ảnh hướng đến ngành điện
Bởi vì triển vọng về khả năng kinh tế của các hệ thống lưu trữ pin trong gia đình trông rất hứa
hẹn với nhiều lý do khác nhau, số lượng các đơn vị được lắp đặt có thể dự kiến sẽ tăng nhanh
hơn trong những năm tới. Ngoài ra, phần trăm nguồn năng lượng tái tạo có khả năng tiếp tục
tăng. Sự phát triển này chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến ngành điện và một số tác động được trình
bày trong phần này. Các hệ thống lưu trữ năng lượng dự kiến sẽ giúp giảm đỉnh công suất mà hệ
thống pin mặt trời tạo ra vào ban ngày và, do đó, giảm bớt gánh nặng cho lưới điện. Việc một
pin trong một hộ gia đình có đạt được mục tiêu này hay không chủ yếu phụ thuộc vào cách vận
hành được áp dụng. Đối với người chủ hợp lý, chiến lược nên là tối đa hóa lợi nhuận và tỷ lệ tự
tiêu thụ. Chiến lược truyền thống là sạc pin khi lượng điện sản xuất bởi hệ thống pin mặt trời
vượt quá nhu cầu và xả pin khi nhu cầu vượt quá lượng điện sản xuất bởi hệ thống pin mặt trời.
Đặc biệt vào mùa hè, pin có khả năng được sạc đầy trước khi đỉnh cao nhất xuất hiện vào khoảng lOMoAR cPSD| 58778885
trưa. Trong trường hợp này, pin không thể thực hiện vai trò giảm đỉnhvào buổi trưa. Tăng dung
lượng của pin lắp đặt có thể là một giải pháp nhưng dẫn đến vấn đề là hầu hết thời gian không
thể xả pin hoàn toàn vào mùa hè. Chiến lược vận hành không tối ưu hóa cho lưới điện được xem
xét không có hoặc gần như không có tác động tích cực nào đối với lưới điện. Một phương pháp
khác được thực hiện bởi chiến lược vận hành tối ưu hóa cho lưới điện. Trong trường hợp này,
pin được sạc khi năng lượng từ hệ thống pin mặt trời cao nhất để giảm thiểu công suất đưa vào
lưới điện. Để tạo ra cùng lợi nhuận cho chủ nhà, tỷ lệ tự tiêu thụ phải bằng như trước. Bởi vì tính
dự đoán, dự báo chính xác về bức xạ mặt trời và nhu cầu phải có sẵn.. Hình 14 minh họa sự khác
biệt giữa chiến lược truyền thống và chiến lược tối ưu hóa cho lưới điện trong suốt một ngày.
Hình 13: So sánh (a) không tối ưu hóa lưới; và (b) chiến lược vận hành pin được tối ưu hóa cho lưới điện.
4.4. Những ảnh hưởng đối với những người làm chính sách
Trong việc định chính sách, mọi hành động và biện pháp phải phục vụ mục tiêu đã được định
sẵn. Hệ thống lưu trữ pin mặt trời mặc định không tạo ra hiệu ứng tích cực cho thị trường điện.
Tuy nhiên, thông qua việc tối ưu hóa chiến lược vận hành, chúng có thể giúp giảm áp lực lưới
điện và hạ thấp đỉnh công suất từ các nguồn năng lượng tái tạo. Do đó, các nhà quyết định chính
sách phải đảm bảo rằng chiến lược vận hành tối ưu hóa cho lưới điện được thực hiện trong hệ
thống lưu trữ được tài trợ. Kết quả của nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng trong điều kiện
cụ thể, việc tích hợp pin đã qua sử dụng vào hệ thống pin mặt trời có thể sinh lợi nhuận ngay cả
khi không có các khuyến mãi kinh tế bổ sung. Nếu đầu tư hiện tại không sinh lời hoặc nếu phát
triển diễn ra nhanh hơn, các nhà quyết định chính sách có thể hỗ trợ tiến trình bằng nhiều biện
pháp. Tất cả các biện pháp làm tăng khoảng cách giữa giá bán lẻ và mức giá phát điện vào lưới
được dự kiến sẽ làm tăng tính khả thi. Trong ngữ cảnh này, việc tăng thuế và các loại phí cho
điện tự tiêu thụ sẽ làm giảm tính khả thi, nhưng có thể cần thiết khi số lượng hệ thống pin mặt
trời gia đình tăng lên. Tại Đức, chính phủ liên bang thúc đẩy việc sử dụng hệ thống lưu trữ pin
cố định kết nối với hệ thống pin mặt trời thông qua các chương trình cho vay với lãi suất thấp và
thưởng thanh toán [35]. Để nhận được khoản tài trợ, hệ thống pin mặt trời phải nhỏ hơn 30 kWp
và hoạt động ít nhất trong năm năm. Quan trọng hơn, chiến lược vận hành cũng được định rõ.
Hệ thống pin tích hợp phải đảm bảo rằng chỉ có 50% công suất pin được cài đặt được đưa vào lOMoAR cPSD| 58778885
lưới điện và bộ biến áp phải có giao diện mở để điều khiển từ xa và thiết đặt tham số. Hiện tại,
chương trình không áp dụng cho hệ thống lưu trữ pin đã qua sử dụng. Có thể xem xét mở rộng
chương trình này cho pin tái sử dụng nếu thị trường đã phát triển.
4.5. Những ảnh hưởng đối với các nhà sản xuất ô tô
Chi phí cao của pin Lithium-ion là một rào cản lớn đối với mục tiêu chính trị của Đức về việc có
một triệu xe điện đến năm 2020 và sự tăng trưởng thị trường xe điện. Việc thiết lập một thị trường
cho pin tái sử dụng có thể làm giảm chi phí pin và tăng thị phần thị trường của xe điện, mặc dù
Neubauer và cộng sự [21] đã tìm thấy rằng việc tái sử dụng pin có lẽ không ảnh hưởng đáng kể
đến giá pin hiện tại [21]. Tuy nhiên, nhiều công ty ô tô đang bắt đầu các dự án để thu thập dữ
liệu trong việc tái sử dụng pin, các công ty còn đã và đang hợp tác với nhà sản xuất pin và các công ty điện. 5. Kết luận
Khi pin của các xe điện hoặc xe hybrid điện đạt đến 80% hoặc thấp hơn thường được xem xét là
đã đạt đến cuối tuổi thọ của chúng do phạm vi hoạt động hạn chế. Tuy nhiên, chúng vẫn giữ lại
một lượng lớn dung lượng lưu trữ có thể được sử dụng trong các ứng dụng sau này. Một ứng
dụng có thể trong việc sử dụng pin lần thứ hai là việc thay đổi tải điện gia đình và giảm đỉnh
công với hệ thống pin mặt trời. Các nghiên cứu trước đó đã xem xét tính khả thi kinh tế của các
hệ thống lưu trữ mới và đặc biệt là pin chì-axit. Các nghiên cứu khác đã đánh giá tính lợi nhuận
của pin xe điện cũ nhưng bỏ qua sự lão hóa tiếp theo của pin.
Chúng tôi đánh giá các điều kiện dưới đay khi đầu tư vào hệ thống lưu trữ pin tái sử dụng sẽ trở
nên khả thi về mặt kinh tế. Do đó, một mô hình mô phỏng của một hộ gia đình với hệ thống pin
mặt trời tích hợp đã được phát triển và được đặt tham số cho nhu cầu điện của một hộ gia đình
tiêu biểu ba người và vị trí ở miền Nam Đức. Các điều kiện dưới đó đầu tư có lợi đã được xem
xét cho ba trường hợp. Trường hợp 2 bao gồm sự tăng NPV dự kiến của giá điện 4% mỗi năm.
Các sai lệch lên và xuống so với trường hợp 2 được bao gồm bởi trường hợp 1 và trường hợp 3.
Đối với trường hjopw có sự tăng giá điện cao nhất, đầu tư vào hệ thống lưu trữ được tìm thấy có
lợi nhuận cho tất cả mức giá pin dự kiến. Trong trường hợp 2, giá pin cân đối là 107 €/kWh và
trong trường hợp có sự tăng giá điện thấp nhất, giá pin phải bằng hoặc ít hơn 73 €/kWh. Chúng
tôi cũng đánh giá kích thước lưu trữ tối ưu là công suất tối đa của hệ thống pin mặt trời tích hợp
theo kWh (vì vậy kích thước lưu trữ tối ưu của hệ thống pin mặt trời 5 kWp được xem xét là
khoảng 5 kWh và đối với trường hợp pin lần thứ hai khoảng 6 kWh BOL khi bù đắp sự mất mát
dung lượng ban đầu). Kích thước lưu trữ tối ưu phụ thuộc vào chi phí pin cũng như chi phí cho
thiết bị bổ sung và bảo trì.
Để đưa ra một số hướng dẫn cho các bên liên quan, một số tác động được rút ra từ kết quả nghiên
cứu. Đối với chủ nhà, quan trọng là nhận ra rằng đầu tư vào các đơn vị lưu trữ pin tái sử dụng có
thể sinh lợi nhuận trong các điều kiện cụ thể mà không cần đến khuyến mãi tài chính. Từ việc sử
dụng pin sau khi đã qua sử dụng trong xe hơi thay vì tái chế sẽ mang nhiều lợi ích cho môi trường
hiện nay. Trong các nghiên cứu khác, trong tài liệu đã được tìm thấy rằng thông qua việc sử dụng
pin xe điện đã qua sử dụng, có thể giảm 56% lượng khí CO2 trong chu kỳ đầu tiên. lOMoAR cPSD| 58778885
Đối với ngành điện, chiến lược vận hành của hệ thống pin mặt trời là một phần quan trọng. Chỉ
khi sử dụng chiến lược vận hành tối ưu hóa lưới điện, hiệu ứng tích cực trên lưới điện mới có thể
đạt được. Pin phải được sạc vào những thời điểm khi công suất phát điện cao nhất để giảm áp
lực lưới điện. Chiến lược vận hành tối ưu hóa lưới điện yêu cầu dự đoán chính xác nếu muốn
sinh lợi nhuận như chiến lược vận hành không tối ưu hóa lưới điện. Cuối cùng, nên lưu ý rằng
mô hình mô phỏng được phát triển trong nghiên cứu của chúng tôi là linh hoạt đối với các tham
số đầu vào và có thể được tham số hóa để xem xét nhiều câu hỏi nghiên cứu khác.
Tài liệu tham khảo
Ahmadi, L., Yip, A., Fowler, M., Young, S. B., & Fraser, R. A. (2014). Environmental feasibility
of re-use of electric vehicle batteries. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 6, 64-74.
Hoppmann J, Volland J, Schmidt T S, et al., The economic viability of battery storage for
residential solar photovoltaic systems – A review and a simulation model. Renewable and
Sustainable Energy Reviews 2014;39:1101–18.
Joshi A S, Dincer I, Reddy B V, Performance analysis of photovoltaic systems. A review.
Renewable and Sustainable Energy Reviews 2009;13(8):1884–97
Eltawil M A, Zhao Z, Grid-connected photovoltaic power systems. Technical and potential
problems—A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2010;14(1):112–29.
Bost M, Hirschl B, Aretz A. Effekte von Eigenverbrauch und Netzparität bei der Photovoltaik:
Beginn der dezentralen Energierevolution oder Nischeneffekt? Berlin/Hamburg; 2011.
Braun M, Büdenbender K, Magnor D, et al. Photovoltaic Self-Consumption in
Germany Using Lithium-Ion Storage to Increase Self-Consumed Photovoltaic Energy. In:
W. Sinke (ed.), The compiled state-of-the-art of PV solar technology and deployment.
24th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (conference
September 21-25, 2009; exhibition September 21-24, 2009) – EU PVSEC, Hamburg,
Munich: WIPRenewable Energies, 2009
Colmenar-Santos A, Campiñez-Romero S, Pérez-Molina C, et al. Profitability analysis of grid-
connected photovoltaic facilities for household electricity self-sufficiency. Energy Policy 2012;51:749–64.
Greencharge Networks, Nissan and 4R Energy Partner with Green Charge Networks for
Commercial Energy Storage Featuring Second-Life Electric Vehicle Batteries (2015), , accessed January 30, 2016.
Toyota, Toyota Flips the Switch to Sustainable Power at Yellowstone National Park(2015), accessed January 30, 2016.
Daimler AG, THE MOBILITY HOUSE AG, GETEC ENERGIE AG,
REMONDIS SE, Elektromobilität zu Ende gedacht: Weltweit größter 2ndUse-Batteriespeicher
geht in Kürze ans Netz, Madeleine Herdlitschka (Lünen/Stuttgart, 2015). lOMoAR cPSD| 58778885
Robert Bosch GmbH, Bosch kooperiert mit BMW und Vattenfall: Batterien aus Elektroautos für
einstabiles Stromnetz, Projekt „Second Life Batteries“, Thilo Resenhoeft (Stuttgart,
2015), , accessed January 11, 2016.
Battke B, Schmidt TS, Grosspietsch D, et al. A review and probabilistic model of lifecycle costs
of stationary batteries in multiple applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2013;25:240–50.
Pawel I, The Cost of Storage – How to Calculate the Levelized Cost of Stored Energy (LCOE)
and Applications to Renewable Energy Generation. Energy Procedia 2014;46:68–77.
Naumann M, Karl RC, Truong CN, et al. Lithium-ion Battery Cost Analysis in PVhousehold
Application. Energy Procedia 2015;73:37–47
Kirmas A, Madlener R, Economic Viability of Second-Life Electric Vehicle Batteries for Energy
Storage in Private Households. FCN Working Paper No. 7/2016, RWTH Aachen University, Aachen, Germany.
Wirth H, Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Fraunhofer-Institut für Solare
Energiesysteme ISE , accessed March 9, 2016
DWD Climate Data Center (CDC), Hourly station observations of solar irradiation, version v0.1, 2015 , updated March 9, 2016.
Heymans C, Walker S B, Young S B, et al., Economic analysis of second use electric vehicle
batteries for residential energy storage and load-levelling. Energy Policy 2014;71:22–30.
Eurostat, HICP – inflation rate. Harmonised Indices of Consumer Prices’, 2016 , updated March
18, 2016; accessed March 25, 2016.
Bundesnetzagentur (BNetzA), Degressions- und Vergütungssätze Januar bis März 2016’,,
updated February 29, 2016; accessed March 25, 2016
Neubauer J, Pesaran A, The ability of battery second use strategies to impact plug-in electric
vehicle prices and serve utility energy storage applications. Journal of Power Sources 2011;196(23):10351–8.
Castillo-Cagigal M, Caamaño-Martín E, Matallanas E, et al., PV selfconsumption optimization
with storage and Active DSM for the residential sector’. Solar Energy 2011;85(9):2338– 48.
Huld T, Gottschalg R, Beyer H G, et al., Mapping the performance of PV modules, effects of
module type and data averaging. Solar Energy 2010;84(2):324–38.
Philipps S, et al., Photovoltaics Report, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE , accessed March 9, 2016.
Kratochvil J A., Boyson W E, King D L, Photovoltaic Array Performance Model, Albuquerque, New Mexico, 2004. lOMoAR cPSD| 58778885
Reda I, Andreas A, Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications (Revised),
Technical Paper No. TP-560-34302, National Renewable Energy Laboratory (NREL), Golden, CO, January 2008.
Vetter J, Winter M, Wohlfahrt-Mehrens M, Secondary Batteries – Lithium Rechargeable Systems
– Lithium-Ion | Aging Mechanisms, in: Encyclopedia of Electrochemical Power Sources, Elsevier, 2009, 393–403.
Ecker M, Gerschler J B, Vogel J, et al., Development of a lifetime prediction model for lithium-
ion batteries based on extended accelerated aging test data. Journal of Power Sources 2012;215:248–57.
Pesaran A A, Thermal Characteristics of Selcted EV and HEV Batteries,
Conference Paper (Annual Battery Conference: Advances and Applications), National
Renewable Energy Laboratory (NREL), 2001.
VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, VDIWärmeatlas, VDI-Buch;
11. bearb. und erw. Aufl., Berlin, Heidelberg: Springer, 2013.
Young K, Wang C, Wang L Y, et al., Electric Vehicle Battery Technologies, in: Rodrigo Garcia-
Valle and João A. Peças Lopes (eds.), Electric Vehicle Integration into Modern Power
Networks, New York, NY: Springer New York, 2013, 15–56.
KreČ K, Die Lufttemperatur im unbeheizten Kellergeschoß. eine Fallstudie.
Zeitschrift für Wärmeschutz, Kälteschutz, Schallschutz, Brandschutz 1994;34:42–7.
Ahmadi L, Yip A, Fowler M, et al. Environmental feasibility of re-use of electric vehicle
batteries. Sustainable Energy Technologies and Assessments 2014;6:64–74.
Hollinger R, Wille-Haussmann B, Erge T, et al. Speicherstudie 2013: Kurzgutachten zur
Abschätzung und Einordnung energiewirtschaftlicher, ökonomischer und anderer Effekte
bei Förderung von objektgebundenen elektrochemischen Speichern, Fraunhofer Inst, , accessed March 16, 2016.
Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW), KfW-Programm Erneuerbare Energien "Speicher".
Finanzierung von stationären Batteriespeichersystemen in Verbindung mit einer
Photovoltaikanlage, 2016, updated 3/2016; accessed March 25, 2016.