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Demonstration und Durchführbarkeitsstudie für ein neuartiges System zur Realisierung hoher Quoten der Einspeisung fluktuierender erneuerbarer Energien ohne Lastgangmessung im Stromnetz Phase 1: Simulation - Virtueller Demonstrator

Volltext

Beschreibung

Im Projekt SoLAR soll anhand einer Liegenschaft mit 22 Wohneinheiten in 8 Häusern demonstriert werden, wie durch die Flexibilisierung von Verbrauchern wie Wärmepumpen, Haushaltsgeräten und Ladestationen von Elektrofahrzeugen sowie durch flexible Erzeuger (im Projekt ein BHKW)

1. ein möglichst hoher Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien aufgenommen,

2. das Stromnetz entlastet und seine Kapazität besser genutzt werden und

3. Energiekosten für die Prosumer gesenkt werden können.

Zur Steuerung der Flexibilitäten soll dabei eine Technologie der Easy Smart Grid GmbH eingesetzt werden, die

1. keine aufwändige bidirektionale Kommunikation benötigt,

2. die notwendigen Informationen zur Steuerung von Geräten lokal aus Netzzustandsgrößen bezieht, und in der

3. jedes Gerät dezentral ohne übergeordnete Steuerung gleichzeitig wirtschaftlich sinnvolle und netzdienliche Entscheidungen trifft.

In einer ersten Projektphase von Mai 2018 bis April 2019 wurde dafür zunächst eine detaillierte, realitätsnahe Simulationsumgebung ("Virtueller Demonstrator", VD) aufgebaut und Algorithmen zur Steuerung des BHKW und der Wärmepumpen implementiert und optimiert. Parallel wurde die notwendige Kommunikationstechnik für die Liegenschaft konzipiert und eine Hardware-in-the-Loop-Testumgebung für Vortests mit realen Geräten vorbereitet.

Parallel zur detaillierten Simulation der Liegenschaft wurde eine Vorsimulationsumgebung aufgebaut, die einen größeren Netzbereich und eine größere Teilnehmerzahl von Netzanschlüssen - repräsentativ für den Netzbereich eines Ortsnetztrafos - vereinfacht simuliert. Anhand dieser Vorsimulation konnte gezeigt werden, dass - bei passender Topologie und ausreichend vorhandener Flexibilität - durch die dezentrale Technologie Angebot und Nachfrage an Strom komplett ausgeglichen und das Stromnetz deutlich entlastet werden kann. Auch die Möglichkeit eines kurzzeitigen Inselbetriebs konnte simulativ nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde ein erster Stabilitätstest mit kurzfristigen starken Änderungen der nichtgeregelten Erzeugungs- und Verbrauchsleistung erfolgreich durchgeführt.

Mit Hilfe des VD wurde die Eigenverbrauchsrate (EVR) von PV- und BHKW-Strom der Liegenschaft im ungesteuerten und gesteuerten Betrieb (BHKW und Wärmepumpen) verglichen und die möglichen Mehreinnahmen durch Erhöhung der EVR berechnet und mit den Zusatzkosten für das System verglichen. Basis für die Wirtschaftlichkeitsberechnung war dabei das Mieterstrommodell. Die Wirtschaftlichkeit des Systems (Einsparungen höher als Mehrkosten) konnte in der Theorie nachgewiesen wer-den. Voraussetzung ist eine ausreichend hohe Eigenerzeugung von Energie und eine ausreichend hohe Flexibilität der vorhandenen Geräte. Gerechnet wurde in zwei Szenarien:

1. minimale PV-Erzeugung (Bedingung KfW 40) und BHKW Wärme nur für die Liegenschaft

2. deutlich erhöhte PV-Erzeugung und zusätzliche Nutzung der BHKW-Wärme für ein Nachbarhaus

Szenario 2 zeigte eine deutlich höhere Margenerwartung und soll nach Möglichkeit in Phase 2 des Projektes realisiert werden. In Phase 2 wird zusätzlich die Flexibilisierung von Haushaltsgeräten und Ladestationen im Detail untersucht.

Hinsichtlich zukünftiger Marktmodelle wurde perspektivisch ein Tarifszenario mit dynamischen Netz-entgelten und dynamischen Preisen und Umlagen skizziert, das in Phase 2 genauer untersucht werden soll. Die Voraussetzungen für Phase 2 des Projektes - detaillierte Simulation und Realdemonstration - wurden erfüllt. Die Bauphasen der Liegenschaft liegen synchron zum Projektplan, die zukünftigen Bewohner werden involviert.

Metadaten

TitelDemonstration und Durchführbarkeitsstudie für ein neuartiges System zur Realisierung hoher Quoten der Einspeisung fluktuierender erneuerbarer Energien ohne Lastgangmessung im Stromnetz Phase 1: Simulation - Virtueller Demonstrator 
Stand 2019 
Seitenzahl76 
Förderkennzeichen BWSGD18004
BWSGD18005
BWSGD18006

 

Autoren:

Ist Abschlussbericht von Forschungsprojekt:

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