Energiemanagement geprüft

02.10.2018

Die Berner Fachhochschule prüft in ihrem neuen Prosumer-Lab unter realistischen Bedingungen Systemkomponenten von intelligenten Stromnetzen. Die Erkenntnisse aus den Tests sollen dazu beitragen, erneuerbare Energien besser in den Strommarkt zu integrieren.

Mit der wachsenden Anzahl von Photovoltaikanlagen und Batterien werden die Privathaushalte in Zukunft eine zunehmend aktive und wichtige Rolle im Stromnetz einnehmen. Insbesondere die Markteinführung von elektrischen Speichersystemen eröffnet neue Perspektiven für das Management der Energieflüsse in den Verteilnetzen. So ermöglichen Batterien den Betrieb intelligenter Netze, welche die neuen Energiequellen – etwa dezentrale Photovoltaikanlagen – optimal nutzen. Dabei ist entscheidend, den Stromverbrauch und die Stromproduktion bestmöglich miteinander in Einklang zu bringen. Neue Systemkomponenten schaffen die Voraussetzungen, um erneuerbare Energien besser in den Strommarkt zu integrieren. Zu ihnen gehören Energiemanagementsysteme (EMS). Sie messen die Energieflüsse im Haushalt – zum Beispiel die Stromproduktion der PV-Anlage und die Einspeisung ins Netz. Danach schalten sie bestimmte Verbraucher wie die Wärmepumpe ein oder veranlassen die Speicherung überschüssiger Energie in einer Batterie. Dabei sollte ein EMS möglichst wenig überschüssigen Strom aus der Eigenproduktion in das Verteilnetz einspeisen. Eine solche Optimierung des Eigenverbrauchs trägt zur bestmöglichen Integration des produzierenden Verbrauchers (Prosumer) ins Stromnetz bei.

Abbildung der Realität im Labor

Die Aufgabe des Prosumer-Labs besteht darin, die auf dem Markt verfügbaren EMS-Typen unter realistischen und gleichzeitig reproduzierbaren Bedingungen zu testen und zu vergleichen. Der Prüfstand bildet einen modernen Privathaushalt nach. Er wurde im Januar 2018 im BFH-Zentrum Energiespeicherung in Betrieb genommen. Die wissenschaftlichen Partner Centre Suisse d’Électronique et de Microtechnique SA (CSEM) sowie die Berner Fachhochschule (BFH) betreiben dieses gemeinsam. Das Prosumer-Lab wird vom Bundesamt für Energie (BFE) und der BKW Energie AG finanziert und soll energietechnische Fragen rund um Prosumer-Haushalte beleuchten. Mit dem Pilot- und Demonstrationsprojekt lassen sich unterschiedliche Zustände oder Situationen eines Haushalts, die sonst nur schwer zu reproduzieren wären, mit zuvor erstellten Profilen (Verbrauch-, Wetter-, Temperaturprofile etc.) realitätsnah simulieren. Der Prüfstand funktioniert über eine Kombination aus Emulation und Simulation, um die elektrischen Energieflüsse eines Haushalts mit Photovoltaik, Wärmepumpe und Batteriespeicher bis zum Netzanschlusspunkt mit echten Spannungen und Strömen nachzubilden. Das ist nötig, um Systemkomponenten wie Energiemanagementsysteme, Wechselrichter oder Batteriespeicher unter kontrollierten Bedingungen zu entwickeln, zu vergleichen und zu testen. Dank ihrem modularen Aufbau eignet sich die Testplattform zur Erprobung aller Arten von Energiemanagementsystemen und Systemkomponenten für Privathaushalte wie Batterien, Wechselrichter etc. Die Entwicklung und der Vergleich von Systemen erfolgen dabei auf der Grundlage identischer Profile respektive Bedingungen über eine ganze Testreihe.

Umfassender Forschungsansatz

Das Projekt konzentriert sich auf drei Themenkreise: Das Energiemanagement in Gebäuden, die Verteilnetzintegration und -stabilisierung sowie die Modellierung sozioökonomischer Geschäftsmodelle. Im ersten steht die Frage im Zentrum, wie Energiemanagementsysteme zu gestalten sind, um einen optimalen Ausgleich zwischen Eigenverbrauch, Effizienzsteigerung und Stromnetzintegration zu erreichen. Dazu werden eigene Algorithmen und Komponenten für ein EMS entwickelt und Vergleichsstudien zu anderen auf dem Markt erhältlichen EMS durchgeführt. Im Forschungsschwerpunkt Verteilnetzintegration und -stabilisierung werden die Einflüsse dezentraler, eigenverbrauchsoptimierter Stromeinspeisungen auf die Verteilnetzqualität unter die Lupe genommen. Dazu kommt die Entwicklung von Strategien zur Stabilisierung des Verteilnetzes. Im Rahmen einer sozio-ökonomischen Systemanalyse werden schliesslich Einflussfaktoren auf vorhandene und zukünftige Geschäftsmodelle für die Eigenverbrauchsoptimierung untersucht. Die Eignung eines Geschäftsmodells wird über 30 Jahre simuliert und stützt sich auf verschiedene Entwicklungsszenarien von Tarifen, Photovoltaikmenge, Anzahl Elektroautos etc.

Ganzer Artikel | bulletin.ch | 30. September 2018

Links