Demonstrationsprojekte Smart Grids und Speicher
Smart Grids-Landschaft Baden-Württemberg: Forschungs- und Demonstrationsprojekte.
Mit dem Förderprogramm „Demonstrationsprojekte Smart Grids und Speicher“ fördert das baden-württembergische Umweltministerium eine große Anzahl von Projekten, an denen unterschiedlichste Akteure aus Wissenschaft und Industrie beteiligt sind. Dabei reicht die Bandbreite der Projekte vom Betrieb virtueller Kraftwerke über die netzdienliche Integration von Logistikzentren bis zur Erprobung eines Smart Grids-Konzepts an einer Modell-Gemeinde. Durch einen Klick auf die Projekte in der untenstehenden Auflistung, gelangen Sie zu den jeweiligen Projektbeschreibungen. Viel Spaß beim Entdecken!
Demo rONT-Alternative
Der starke Ausbau dezentraler erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen führt zu einer stark fluktuierenden Stromeinspeisung. An sonnenreichen Tagen findet an den Ortsnetzstationen (ONS) deshalb eine Lastumkehr statt, so dass die überschüssige Energie in das Mittelspannungsnetz zurückgespeist wird. Die hohen Schwankungen in der Last durch Bezug und Rückspeisung verursachen hohe Schwankungen in der Spannung, die i.d.R. durch den Einbau eines rONTs (regelbares Ortsnetztransformator) ausgeglichen werden. Dies ist allerdings keine absolute Lösung des Problems, da die überschüssige Energie in das Mittelspannungsnetz zurückgespeist wird und somit die Spannungsanhebung dort geschieht. Um dies komplett zu vermeiden, wird im Projekt rONT-Alternative der Ansatz verfolgt, die temporäre hohe Einspeisung aus dezentralen Anlagen in benachbarten Netzgebieten durch automatisierte Umschaltungen an den relevanten KVs weiterzuleiten. Zu erwarten ist eine wirtschaftliche und effiziente Energielast-Verschiebung, so dass die Netzbetreiber keine Leistungseinbußen und Energieverluste in Kauf nehmen müssen. Gleichzeitig wird durch den Einsatz intelligenter Automatisierungstechnik und innovativer Infrastruktur das Niederspannungsnetz auf Smart Grid-Niveau aufbereitet. Beteiligt am Projekt ist neben der Hochschule Reutlingen, die FairNetz GmbH, EMIS Automatisierung GmbH und DIgSILENT.
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Poster Demo rONT-Alternative
Demonstrator VK Neckar-Alb
Im Rahmen des Demonstrationsprojektes Virtuelles Kraftwerk Neckar-Alb wurde an der Hochschule Reutlingen ein Virtuelles Kraftwerk aufgebaut. Das Ergebnis ist ein funktionsfähiges, Smart Grid-konformes Virtuelles Kraftwerk, das den Partnern die Möglichkeit bietet, Komponenten und Kompetenzen in einer komplexen Umgebung zu testen und zu vertiefen. Das Projekt bietet nun eine anbieterunabhängige Testumgebung für Kommunikation, Optimierung, Steuerung und Betrieb von Energieanlagen in Microgrids und Virtuellen Kraftwerken. Steuerbaren Anlagen auf dem Campus der Hochschule Reutlingen und Anlagen im realen Betrieb bei externen Teilnehmern wurden lokal als Microgrids verknüpft und an die zentrale Leitwarte des Virtuellen Kraftwerks angebunden. Es läuft ein kontinuierliches Energie Monitoring der Anlagen und Prozesse, von der die Teilnehmer im Rahmen von Potentialanalysen für die Beteiligung an Virtuellen Kraftwerken mit ihrer bestehenden und zukünftigen Flexibilität profitieren. Weitere Projektpartner sind die Universität Tübingen, AVAT Automation, EniSyst GmbH , ENERGIEFREY, PATAVO GmbH, GridSystronic energy GmbH, RUOFF Energietechnik GmbHund Mack Electronic Systems GmbH.
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Poster Demonstrator VK Neckar Alb
DOSE
Die beiden Projektpartner OLI Systems GmbH und Conventic GmbH demonstrieren beim Projekt „DOSE“ in einem Mustergebäude, wie dezentrale Verbraucher und Erzeuger, beispielsweise Solaranlagen, Batteriespeicher und Klimaanlagen unter Berücksichtigung externer Einflussfaktoren optimiert aufeinander abgestimmt werden können. Zur Vernetzung der Einheiten untereinander sowie mit dem Stromnetz kommt Blockchaintechnologie zum Einsatz. Durch die Entwicklung eines offenen Systems wird die Wirtschaftlichkeit dezentraler Energiemanagementsysteme verbessert und ein hoher Grad an Interoperabilität gewährleistet, d.h. es können nicht nur Geräte einzelner Hersteller, sondern eine Vielzahl verschiedener Anlagen vernetzt und optimiert werden.
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Poster DOSE
DSM-Plattform BW 2.0
Im Projekt „DMS-Plattform BW 2.0“ soll, anknüpfend an das Vorgängerprojekt „DSM-Plattform BW“, ein verteiltes IT-Gesamtsystem zur Flexibilitätsbereitstellung entwickelt und die Steuerung und Flexibilitätserbringung von Liegenschaften mit Elektromobilitätsanwendungen als Demonstrator erprobt werden. Ziel der Projektpartner Universität Stuttgart (IER), FZI und energybase ist es, Flexibilitätspotentiale aus der Sektorenintegration zeitaufgelöst und automatisiert zu ermitteln, automatisch auf einer Flexibilitätsplattform anzuzeigen und die Flexibilitätserbringung im Feldtest zu realisieren. Mit dem Projekt soll anhand des Anwendungsbeispiels Elektromobilität demonstriert werden, wie Liegenschaften mit Anlagen der Sektorenintegration mithilfe von intelligenten Prognosen und automatisierten Steuerungen ihre Flexibilität ermitteln und an einer Flexibilitätsplattform anbieten können.
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Poster DSM-Plattform BW 2.0
EnergieHafenWest
Ende des Jahres 2016 unterschrieben die beiden Parteien Max Maier und die Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim (SWLB) einen Liefervertrag für die Belieferung eines Bestandobjekts mit Wärme und Kälte und legten damit den Grundbaustein für das Projektvorhaben „EnergieHafenWest“. Die Belieferung mit Wärme und Kälte begann bereits im Jahr 2017, nachdem innerhalb kurzer Zeit, die alte Heizzentrale und Öltanks entfernt und eine komplett neue Energiezentrale errichtet wurde. Mit der Planung der Energiezentrale wurde gleichzeitig der Entschluss gefasst, ein Smart Grid in dem Bestandsgebiet zu etablieren, indem eine Sektorkopplung zwischen der Wärme-, Kälte-, und Stromerzeugung und -verbrauch sowie der e-Mobilität erreicht werden sollte, bei der die einzelnen Komponenten untereinander kommunizieren und so intelligent gesteuert werden. Mit dem Demonstrationsvorhaben wollen die Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim und das ZSW die Möglichkeit der Umsetzung eines Smart Grids innerhalb eines Bestandsgebiets veranschaulichen und gleichzeitig den Autarkiegrad des Gebiets erhöhen.
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Poster EnergieHafenWest
FELSeN
Beim Projekt FELSEN handelt es sich um eine Durchführbarkeitsstudie zur flexiblen netzdienlichen Integration von Logistikzentren unter Berücksichtigung regenerativer Energiequellen und der Elektromobilität. Das Institut für Energieübertragung und Hochspannungstechnik und das Institut für Fördertechnik und Logistik (beide Universität Stuttgart) wollen zeigen, inwiefern Logistikzentren dazu geeignet sind, durch eine situative Anpassung der logistischen Prozesse auf Schwankungen der Energieerzeugung (eigene Photovoltaikanlage) oder zusätzliche Verbraucher (Elektromobilität) reagieren zu können. Darüber hinaus soll auch der Einfluss dieser Anpassungen auf das Energienetz betrachtet werden. Im Rahmen der Durchführbarkeitsstudie soll resultierend daraus ein Leitfaden erstellt werden, der den Unternehmen im Land eine Hilfestellung bei der Nutzung regenerativer Energiequellen in deren Logistikzentren sowie einer Verknüpfung mit der Elektromobilität bieten soll.
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Poster Felsen
HybridOptimal
Das Projekt HybridOptimal wird vom Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bearbeitet. Die Siedlung Witstung bei Bühl in Baden-Württemberg, welche im Rahmen des Projektes zu einer Energiezelle umgerüstet werden soll, steht vor ähnlichen Problemen wie viele andere potentielle Zellen in Deutschland. Die Hälfte der Gebäude wurde in den letzten Jahren mit einer PV-Anlage ausgerüstet, was dazu führt, dass dort im Jahr bilanziell mehr Energie erzeugt als verbraucht wird. Allerdings liegen Erzeugung und Verbrauch zeitlich auseinander, wodurch an sonnigen Tagen sehr viel Strom in das örtliche Stromnetz eingespeist wird. Bei einem weiteren Ausbau von PV-Anlagen könnte es somit in den nächsten Jahren zur Überlastung der Leitung und Verletzung der zulässigen Spannungsbänder kommen.
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LocalSystem Services
Im Projekt LocalSystem Services des ZEW Mannheim wird eine Blaupause für ein Angebot von Systemdienstleistungen im Verteilnetz, welche der Netzbetreiber von angeschlossenen leistungsgemessenen Unternehmen einkaufen kann, entwickelt. Es handelt sich dabei um eine Durchführbarkeitsstudie einer Verfahrensinnovation mit starker forschungsseitiger Komponente. Das Vorhaben greift einen Vorschlag der Bundesnetzagentur auf, welcher die direkte Interaktion von Verteilnetzbetreibern mit Anbietern flexibler Lasten und Erzeugung anregt. Konkret wird auf Grundlage hochaufgelöster Daten zu Last- und Erzeugungsprofilen und von Netzzustandsdaten am Zählpunkt untersucht wie die Spannungsqualität von der Fahrweise der angeschlossenen Kunden abhängt. Weiterhin wird kalkuliert zu welchen Kosten eine Fahrplanflexibilisierung möglich ist, und simuliert wie diese auf die Spannungsqualität rückwirkt. Im Ergebnis soll die Kontrahierung von Systemdienstleistung als Option des Verteilnetzbetreibers zur Systemstabilisierung stehen.
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Poster LocalSystemServices
MOBCOM
Im Projekt MOBCOM an der Hochschule Offenburg werden Methoden und Verfahren zur Analyse des technischen Zustandes von Betriebsmitteln von Nieder– und Mittelspannungsnetzen unter Verwendung bereits existierender Sekundärsysteme von Kommunikations-, Schutz- und Steuerungseinrichtungen erarbeitet. Dabei sollen die Informationen aus vorhandenen jedoch nutzungsfremden Daten bestehender Systeme und Sensoren ermittelt werden. Aus der Kombination der analysierten Daten und des Wissens über die Netzparameter sollen dann Modelle entwickelt werden, die eine Schätzung nicht direkt messbarer Betriebszustände sowie eine Prädiktion zu Netzkapazitäten und erforderlicher Wartungsaktivitäten ermöglichen. Auf diese Weise sollen Netzkomponenten, die sich in schlechtem Zustand befinden, bereits vor einem möglichen Ausfall erkannt werden. Die Erkenntnisse sollen in einem Demonstrator umgesetzt werden. Der Vorteil liegt in der Reduzierung zusätzlicher Sensoren und Messtechnik bei gleicher Informationsgewinnung.
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Poster MOBCOM
NukLiB
Im Projekt „NukliB“ entwickeln die Projektpartner OLI Sytems GmbH, Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim und USCALE ein System, welches es ermöglicht, in Liegenschaften, die nur über eine begrenzte Anschlusskapazität verfügen, Elektrofahrzeuge sowohl netz-, beziehungsweise marktdienlich als auch entsprechend der Nutzerwünsche zu laden. Dabei liegt der Schwerpunkt von „NukliB“ auf der Entwicklung und Erprobung der dafür notwendigen Softwarekomponenten. Dies schließt insbesondere die Schnittstelle zum Nutzer mit ein – eine speziell für das Projekt angepasste Smartphone-App wird in den Liegenschaften der assoziierten Partner erprobt und evaluiert. Die Nutzerpräferenzen bezüglich Lademenge und dem dafür zur Verfügung stehenden Ladezeitraum werden über die App erfasst und in ein dezentrales Konsenssystem auf Blockchainbasis eingespeist. Anschließend berechnet ein Algorithmus basierend auf Kundenangaben und Netzauslastung einen Preis für den geplanten Ladevorgang. Authentifizierung, Steuerung der Ladepunkte und Abrechnung erfolgen ebenfalls über die Blockchain.
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Poster NukLiB
PV2WP
Die Zunahme von Wärmepumpen bei der Realisierung einer klimaneutralen Wärmeversorgung führt zu einer signifikanten Zunahme und Änderung der elektrischen Lasten in den Verteilnetzen. Im Projekt PV2WP der Hochschule Offenburg in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISE, soll die Wärmepumpe in Kombination mit der PV-Anlage daher so gesteuert werden, dass sowohl der Nutzen für den Verteilnetzbetreiber (Netzdienlichkeit) als auch für den Prosumer und Wärmepumpenbetreiber (Komfort und Wirtschaftlichkeit) gesteigert werden. Dazu werden lokale Wolkenkamera-basierte Kurzfristvorhersagen für die PV-Erzeugung mit modellprädiktiven Regelungsalgorithmen kombiniert und in einem realen Wohnhaus, dem Projekthaus Ulm, implementiert und demonstriert. In einer ersten Projektphase wurden umfangreiche reale Daten in Hinblick auf Verbesserungspotentiale ausgewertet und eine Modellierung wesentlicher Komponenten des Energiesystems durchgeführt. Zudem wurde die Wolkenkamera für den Einsatz im Projekthaus vorbereitet und erste Weiterentwicklungen und Validierungen der Kurzfristvorhersagentechnologie vorgenommen.
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Poster PV2WP
ReTrans
Beim Projekt ReTrans handelt es sich um eine Durchführbarkeitsstudie des Instituts für Energieübertragung und Hochspannungstechnik (IEH) (Universität Stuttgart) zur Reduktion von Leistungstransiten im Verteilnetz mit einem PMU-Monitoring-System für eine optimale und verbesserte Integration von erneuerbaren Energien im Verteilnetz. Hierfür soll ein PMU-Monitoring-System entwickelt und im Netz zur Beobachtung der Leistungstransite umgesetzt werden. Zur Identifizierung und Bewertung der Leistungstransite soll dieses System mit einem Netzmodell sowie der Leitwarte eines Netzbetreibers gekoppelt werden. Darauf aufbauend werden mit geeigneten Gegenmaßnahmen die Leistungstransite reduziert und mit einer Optimierung des Blindleistungspotenzials im Netz die Übertragungsverluste verringert. Ausgehend hiervon soll ein Konzept zur Vorhersage der Leistungstransite und deren Reduktion im vorausschauenden Netzbetrieb entwickelt werden. Abschließend werden die notwendigen Modellierungsschritte in einem Leitfaden als Hilfestellung für die Umsetzung des Konzepts zusammengefasst.
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Poster ReTrans
SecureEnergy Prosumer
Im Projekt SecureEnergyProsumer arbeiten die Projektpartner WBZU, Hochschule Ulm und Universität Tübingen an einer sicheren Informations- und Kommunikationsstruktur für ein dezentrales Energiesystem auf Basis von Prosumern, welche vielfälltige verteilte Energiesysteme wie PV-Anlagen, steuerbare Lasten, Batteriespeicher und ELadeinfrastruktur nutzen und betreiben. Die Smart Grid Infrastruktur mit Smart Meter Gateways und Controllable Local System (CLS-Steuerboxen) liefert die Grundlage für dieses intelligente und verteilte Energiesystem. Die direkten Informationsflüsse zwischen den Komponenten werden durch Blockchain-/TangleTechnologie realisert, welche durch kryptografische Verschlüsselungen die Integrität der Datenpakete zwischen den einzelnen Komponenten gewährleistet. Die Integration von Internet of Things Technologien wie Tangles soll einerseits zu einem erhöhten Vertrauen der Prosumer in neue Technologien und Bezahlsysteme führen und bietet zum anderen die Möglichkeit den preisgegebenen Informationsgehalt der Datenpakete flexibel zu gestalten.
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Poster SecureEnergyProsumer
SeLiG
Im Demonstrationsprojekt Second Life Speicher in Smart Grids (SeLiG) sollen im Rahmen zweier Reallabor Anwendungen die Implementierung mehrerer Second-Life-Traktionsspeicher aus Elektroautos und die Einbindung einer übergeordneten Steuerung für die verknüpften Energieerzeuger und –verbraucher getestet werden. Die Kernziele der Projektpartner Stadtwerke Aalen, Hochschule Aalen und Hochschule Reutlingen sind neben der Entwicklung eines Leitfadens zur wirtschaftlichen Nutzung von gebrauchten Batterien aus Elektroautos im Rahmen vom Smart Grids, die Implementierung und der Test einer optimierten Steuerung für Energiesysteme mit Second-Life Batterien und das Entwickeln einer übertragbaren Lösung für optimale Steuerungen für Energiesys-teme mit hohen Anteilen von erneuerbaren Energien und Batteriesystemen. Letztlich sollen daraus wirtschaftliche Konzepte für Stadtwerke, städtische Wohnbaubetriebe und Genossenschaften auf Basis der Nutzung von Second-Life Batterien aus Elektroautos erarbeitet werden.
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Poster SeLiG
SMASA
Ziel des Projekts „Smart Grids und Speicher Sachsenhausen“ (SMASA) an der Hochschule Aalen ist der Aufbau eines Smart Grids im Niederspannungsnetz mit Sektorkopplung eines Wärmenetzes und die Implementierung eines Online Monitoring Systems. Darüber hinaus steht die Entwicklung von Geschäftsmodellen für Stadtwerke im Fokus. Aktuell wird ein neues Geschäftsmodell-Konzept simuliert und auf Wirtschaftlichkeit geprüft. Dieses soll im nächsten Schritt an ausgewählten Pilotkunden mit dem Einsatz des Netzspeichers aus dem Projekt SeLiG getestet werden.
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Poster SMASA
SoLAR PHASE 2
Im Projekt „SoLAR“ soll demonstriert werden, wie die Nutzung fluktuierender erneuerbarer Energien im Rahmen eines dezentral organisierten Energiesystems auf besonders einfache, allgemein akzeptierte und wirtschaftliche Weise maximiert werden kann. Mit ca. 7000 Einwohnern, einer Einwohnerdichte von 260 Personen/km2, die dem deutschen Durchschnitt entspricht, und einer ebenso Deutschland-typischen Gebäudestruktur im Wohn- und Dienstleistungsgewerbebereich bietet sich Allensbach als Modell für die Energiewende in diesem Sektor an. Das Smart Grid Konzept, welches das Europäische Institut für Energieforschung (EIFER) zusammen mit dem ISC Konstanz e.V. im Rahmen des „SoLAR“-Projektes im Programm „Smart Grids und Speicher“ des Landes Baden-Württemberg demonstrierten will, ermöglicht es in diesem Zusammenhang, dezentrale Flexibilitäten und Speicherkapazitäten maximal auszunutzen, und damit die Integration volatiler regenerativer Energien vollumfänglich zu ermöglichen. Die notwendigen Flexibilitäten sollen dabei über die Sektorkopplung Strom-Wärme-Mobilität bereitgestellt werden. Das zu demonstrierende Smart Grid Konzept ist dafür zum einen die Basis hinsichtlich der intelligenten Vernetzung der Teilnehmer und soll die zum anderen die Transformation des Energiesystems weitgehend ohne kapazitive Verstärkung und Ausbau des Stromnetzes ermöglichen.
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Poster SoLAR II
StiL
Das Land Baden-Württemberg hat sich ehrgeizige energiepolitische Ziele gesetzt. Dazu zählt ein intensiver Ausbau erneuerbarer Erzeugung. Ein Anteil von 80% Erneuerbarer Energien kann allerdings nur dann ein Erfolg für die Energiewende sein, wenn die Erbringung dieser Leistung entsprechend des Nachfrageverlaufs erfolgt. Dazu sind bei einer dargebotsabhängigen Leistungserbringung durch erneuerbare Quellen Speicher notwendig. Im Projekt Storage in the Loop (StiL) will das Karlsruher Institut für Technologie zusammen mit dem Fraunhofer ICT daher untersuchen, ob ein Anteil von 80% an Erneuerbaren Energien mit Hilfe von Speichertechnologie nicht allein bilanziell, durch den Einkauf von Grünstromzertifikaten im Ausland, sondern als tatsächlicher Leistungsbeitrag erreicht werden kann unter Berücksichtigung der begrenzten „Importkapazitäten“ aus benachbarten Netzgebieten.
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