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Business People Discussion Solar Power Energy Concept

Das Micro Smart Grid

Intelligente dezentrale Energiesysteme für den individuellen Anwendungsfall

Für die Realisierung der praxisnahen Fortbildungsangebote ist die ausführliche Planung, Umsetzung und Inbetriebnahme eines Micro Smart Grids von zentraler Bedeutung. Das Gesamtkonzept des Kompetenzzentrums beruht auf einem einmaligen Zusammenspiel von Theorie und Praxis und wird durch die "Zentrale" sowie die Projektflächen „Handwerksbetrieb" und "Einfamilienhaus“ abgebildet. Diese werden sich durch ein Micro Smart Grid, bestehend aus drei Photovoltaikanlagen, einer Kleinwindkraftanlage, verschiedenen elektrischen und elektrochemischen Speichersystemen sowie einem intelligenten Energiemanagement, bestmöglich energetisch selbst versorgen.
Umfangreiche Baumaßnahmen, die Installation der Energietechnik, Automatisierungstechnik und  IT-Technik in den Projektflächen sowie in der Zentrale bilden die technische Basis für das Kompetenzzentrum.

Zentrum für Gewerbeförderung (ZfG) Götz der Handwerkskammer mit den Projektflächen "Zentrale", "Einfamilienhaus" und "Handwerksbetrieb"
Zentrum für Gewerbeförderung (ZfG) Götz der Handwerkskammer mit den Projektflächen "Zentrale", "Einfamilienhaus" und "Handwerksbetrieb"

Photovoltaik-Anlage

In den Projektflächen „Einfamilienhaus“ und „Handwerksbetrieb“ sowie der Zentrale wird jeweils eine PV-Anlage zur Stromerzeugung installiert. In der Projektfläche „Handwerksbetrieb“ kommt zusätzlich eine Kleinwindkraftanlage zum Einsatz. Sonne und Wind ergänzen sich dabei gut hinsichtlich Volatilität.



Batteriespeicher

Die Zentrale sowie die Projektflächen „Einfamilienhaus“ und „Handwerksbetrieb“ werden mit mehreren Batteriespeichern und einem Superkondensator zur Netzstabilen Stromversorgung ausgestattet. Der Strombedarf der jeweiligen Projektfläche soll – rein bilanziell – mindestens zwei Tage komplett aus dem Batteriespeicher gedeckt werden können. Für den Handwerksbetrieb muss ein Batteriespeicher mit einer ausreichenden maximalen Entladeleistung (z. B. 200 kW) und Speicherkapazität (z.B. 100 kWh) eingeplant werden, da hier deutlich höhere Anforderungen bestehen als im Wohngebäudebereich. Die Entladeleistung sowie die Kapazität der Batteriespeicher der anderen beiden Projektflächen sollen sich an marktreifen Speicherlösungen orientieren. Nach Möglichkeit sollen sowohl AC- als auch DC-gekoppelte Systeme zum Einsatz kommen. Vorzugsweise sollen Li-Ionen-Akkumulatoren eingesetzt werden. Im Falle des Handwerksbetriebes mit relativ großer Gesamtspeicherkapazität soll nach Möglichkeit auch mindestens eine weitere Batterietechnologie zum Einsatz kommen.



Superkondensator

Für den Handwerksbetrieb soll zudem ein elektrischer Kurzfristspeicher in Form eines Superkondensators zum Einsatz kommen. Superkondensatoren zeichnen sich durch hohe Reaktionsgeschwindigkeiten und sehr hohe Leistungsdichten aus. Sie sind infolge der geringen Ansprechzeiten für die Be- und Entladung sowie die hohe Zyklenfestigkeit von über 1 Million Speichervorgängen für die kurzfristige Energiespeicherung geeignet und sorgen für den Ausgleich von Leistungsschwankungen und für unterbrechungsfreie Stromversorgung zur Überbrückung kurzfristiger Netzausfälle. Im Handwerksbetrieb soll diese Technologie vor allem dazu dienen, Leistungsspitzen (z. B. aufgrund anlaufender Maschinen) zu kompensieren. So kommt es zu einer Glättung des resultierenden Lastgangs und damit zur Schonung anderer Betriebsmittel. Um mögliche Latenzzeiten gering zu halten, wird das Echtzeitsystem des „SuperCaps“ mit einem Programm hinterlegt sein, welches Reaktionszeiten < 400 μs ermöglicht. Prinzipiell können auch andere Speicherformen (z.B. Schwungradspeicher oder Druckluftspeicher) in das Micro Smart Grid integriert werden.



(Strom-)Autarkie

Für die Realisierung energetischer (Strom-)Autarkie ist eine elektrische Entkopplung (Trennstelle zum hausinternen Netz des ZfG Götz) jeder der drei-Einheiten notwendig. Ein störungsfreies Hin- und Herschalten zwischen Inselbetrieb und Netzbetrieb wird gewährleistet sein. Die Auslegung und Planung der Stromerzeugungsanlagen wird spezifisch für jede MSG-Einheit auf Basis vorangehender Lastgangmessungen erfolgen.



Micro Smart Grid

Das Micro Smart Grid wird aus drei Photovoltaikanlagen, einer Kleinwindanlage, verschiedenen elektrischen und elektrochemischen Speichersystemen und einer intelligenten Steuerung bestehen.
Das Micro Smart Grid wird aus drei Photovoltaikanlagen, einer Kleinwindanlage, verschiedenen elektrischen und elektrochemischen Speichersystemen und einer intelligenten Steuerung bestehen.



Das Micro Smart Grid wird aus drei Photovoltaikanlagen, einer Kleinwindanlage, verschiedenen elektrischen und elektrochemischen Speichersystemen und einer intelligenten Steuerung bestehen. Es fließen Strom und Informationen in beide Richtungen. Das Micro Smart Grid ist auf eine Liegenschaft begrenzt.



Gewerbebetrieb

Der Demonstrationsbereich Handwerksbetrieb bildet einen energetisch weitestgehend autark arbeitenden Gewerbebetrieb ab. Der Stromverbrauch der Wärmebedarf und der Mobilitätsbedarf wird so gut wie möglich mittels Sektorkopplung von selbst erzeugtem und gespeichertem Strom gespeist. Der Demonstrationsbereich Einfamilienhaus spiegelt dies für den (privaten) Wohngebäudebereich wider.



E-Mobilität

Außerdem soll die Einbindung der bereits vorhandenen Infrastruktur für Elektromobilität in das Energiemanagement erfolgen. Hierzu zählen vor allem der bereits vorhandene Solarcarport mit Batteriespeicher sowie ein vollelektrisches Automobil (BMWi3). In der Projektfläche Einfamilienhaus soll zudem eine neue Ladestation (nach Möglichkeit mit induktiver Ladetechnik) errichtet und eingebunden werden. Die Möglichkeit des bidirektionalen Ladens wird geprüft und ggf. umgesetzt werden.



Zentrale

Die Zentrale ist das Kernstück des Gesamtsystems und dient der Datenerfassung und -verarbeitung sowie der multimedialen Vermittlung von Informationen zum Micro Smart Grid. Die gesammelten Daten sollen aus allen Bereichen dorthin übermittelt und imn das Schulungs- und Beratungssystem integriert und genutzt werden können. Wichtig ist die größtmögliche Transparenz und Sicherheit aller Daten. Eingehende Informationen in Form von Echtzeitdaten sollen in-situ auf entsprechenden Displays dargestellt werden. Durch die Verarbeitung der Signale soll über das Energiemanagementsystem in die Gesamtstrukturen eingegriffen werden können. Energieflüsse sollen bezüglich Richtung und Dimension dargestellt werden, um die Dynamik des Micro Smart Grids bestmöglich aufzuzeigen. Aktuelle und statistisch festgehaltene Wetter- und Klimadaten sollen parallel zu den Energiedaten veranschaulicht werden. Besondere Szenarien sollen als Fallbeispiele aufbereitet und in der Datenbank hinterlegt werden, um Extremfälle mit kritisch hohen Anforderungen an das Micro Smart Grid paxisnah ausbilden zu können.