SMART ENERGY FÜR ZWECKGEBÄUDE
Projekt Standort
Karlsruhe, Deutschland
Umsetzungsjahr
2024
Applikation
Energiemanagement, Forschung
Hardware
UMG 512-PRO, UMG 801, UMG 605-PRO
Software
GridVis®
Service
Beratung und Begleitung
Anforderung
Erneuerbare Energien erfordern intelligente Verbraucher. Die Infrastruktur großer Zweckgebäude, wie PV-Anlagen, Ladesäulen usw. sollte so ausgelegt sein, dass sie das Netz nach Möglichkeit unterstützt. Am Karlsruher Institut für Technologie wird dies mit Hilfe des eigenen Instituts erforscht. Mit Büros, Werkstätten und Prüfhallen bietet es ein vielfältiges Spektrum an Verbrauchern mit einem entsprechend hohen Energiebedarf, der zukünftig möglichst ressourcenschonend gedeckt werden soll. Dazu gibt es zwei Wege: Insgesamt weniger Energie vom Netz zu beziehen oder die Zeitpunkte der Netzbelastung abzustimmen.
Lösung
Das Forschungsprojekt basiert auf einer Echtzeit-Simulationsumgebung, bei der reale Anlagen mit einem simulierten Stromnetz verbunden sind. Die Parameter des simulierten Netzes lassen sich in kürzester Zeit variieren, wobei der Einsatz echter Hardware für eine hohe Genauigkeit der Tests sorgt. Grund für den Aufwand sind die Wechselwirkungen von Lasten, die sich weit komplexer verhalten als die Anlagen in Wohneinheiten. So nutzen Maschinen verschiedene Kommunikationsprotokolle, die zu Latenzzeiten führen, wenn sie verbunden werden. Dies erfordert eine hohe Auflösung der Messdaten, die zugleich von mehreren Systemen abgerufen werden können. In Karlsruhe sind dies die Netzvisualisierungssoftware GridVis® und die OpenSource-Anwendung Grafana, die auf die speziellen Anforderungen des Forschungsbetriebs ausgelegt ist. Die GridVis® dient gleichzeitig als Backup, um eine höchstmögliche Verfügbarkeit der Messdaten sicherzustellen. Die Einspeisungen, d. h. Transformatoren, erhielten die Klasse A Spannungsqualitätsanalysatoren UMG 512-PRO. Für die Abgänge entschied man sich für Geräte vom Typ UMG 801. Spezielle Messungen, wie an einem Wechselrichter oder einem Elektrolyseur übernehmen die Spannungsqualitätsanalysatoren UMG 605- PRO. Der Anschluss an die Installation erfolgte mit Kabelumbaustromwandlern von Janitza.
Vorteile
Die gewachsene Installation ist ein gutes Trainingsfeld, da sich oft nicht genau feststellen lässt, welche Verbraucher wo angeschlossen sind. Die Bedingungen sind ideal für „Nonintrusive Load Monitoring“ (NILM). Wenn man weiß, welches Verhältnis von Wirk- und Blindleistungen ein Gerät aufweist und wie lange es normalerweise in Betrieb ist, kann man typische Gerätemuster erkennen. Mit diesen Informationen lässt sich das Energiemanagementsystem ohne aufwändige Einzelmessungen verbessern. Man kann sogar Prozesse oder Versuchsaufbauten, die einen zeitlich flexiblen Betrieb erlauben, mit Prognosen zu Überschüssen aus PV- oder Windenergie synchronisieren. Zudem konnte das Forschungsprojekt schon zu direkten Energieeinsparungen beitragen.
