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CheapFlex

Günstige Smart Grids mit Rundsteuertechnologie

Projektstatus
Begonnen
Aufbau im SmartEnergyLab des Fraunhofer ISE. Das Labor bietet eine optimale Simulations- und Testumgebung für intelligente Gebäudeenergiesysteme. Im Zuge des Projektes wird dort eine Rundsteueranlage integriert, um die Kommunikationsstrecke sowie intelligente Regler zu testen. | Bild: Fraunhofer ISE

Steuerbare Lasten und Erzeuger sind neben dem Netzausbau eine Voraussetzung für eine bezahlbare Energiewende. Bisher scheitern Smart Grids aber an hohen Kosten für Smart Meter. Und mittelfristig wird es wohl keine günstige Option für Kleinanlagen geben. Mit anderen Techniken kann das Netz trotzdem als Smart Grid betrieben werden. Alternative Techniken zum Einsatz zu bringen ist das Ziel von CheapFlex.

In diesem Forschungsvorhaben soll die Tonfrequenz-Rundsteuertechnik zum Einsatz kommen. Sie gilt bereits heute als bewährter Bestandteil der Netzleittechnik und ermöglicht es, Kernfunktionen von Smart Grids umzusetzen. Kostengünstig und zeitnah. Schon heute geschieht das beim Einspeisemanagement von Photovoltaik-Anlagen. Es werden wesentliche Funktionen für den Verteilnetzbetrieb und die Optimierung des Gesamtenergiesystems ermöglicht:

© Fraunhofer ISE

Einspeisemanagement von EE-Anlagen
Fernparametrierung dezentraler Blindleistungsregler
Sperrzeiten für „kritischen Netzbetrieb“ 
Flexible Tarifschaltzeiten für Erzeuger, Lasten und Speicher.

Im Forschungsprojekt sollen diskriminierungsfreie und dynamische Tarife auf Basis von Tarifschaltzeitplänen erfolgen. Im Gegensatz zu den heute üblichen, vom Netzbetreiber festgelegten starren Hoch- und Niedertarifen beziehungsweise Sperrzeiten, können so Anreize geschaffen werden, um die Lasten dynamisch an das Angebot anzupassen. Denn bei einem von regenerativer Stromerzeugung geprägten Energiesystem gibt erst die Übermittlung dynamischer Tarifschaltzeiten ausreichend Freiheitsgrade für sinnvolle Anreize zu dezentral automatisiertem, systemdienlichem Strombezug und Stromeinspeisung. Die vorgeschlagene Nutzung der Rundsteuertechnik zur dynamischen Tarifierung wird dabei sowohl der Smart-Market- als auch der Smart-Grid-Idee gerecht:

  1. Im Regelbetrieb können Endverbraucher und dezentrale Erzeuger automatisiert auf dynamische Anreize zu einem systemfreundlichen Verhalten beitragen.
  2. In Not- beziehungsweise Extremsituationen kann der Regelbetrieb im Zuge der Netzbetriebsführung bis hin zu direkten Steuerhandlungen beeinflusst werden.

Mit Hilfe der Sperrzeiten und des Sperrsignals, mit dem Verbrauchern der Betrieb untersagt werden kann, kann lokalen Netzproblemen entgegengewirkt werden. Außerdem kann der Netzbetrieb ökonomisch optimiert, Last- und Leistungsabwurf realisiert und Systemdienstleistungen angeboten werden.

Schema des Systemaufbaus. Ein Verteilnetzstrang mit unterschiedlichen Gebäudetypen und unterschiedlichen Endgeräten wird modelliert. Die dynamischen Tarife werden mit Hilfe der Rundsteuertechnik als Broadcastsignal von der Leitwarte aus in den Netzstrang geschickt.
Schema des Systemaufbaus. Ein Verteilnetzstrang mit unterschiedlichen Gebäudetypen und unterschiedlichen Endgeräten wird modelliert. Die dynamischen Tarife werden mit Hilfe der Rundsteuertechnik als Broadcastsignal von der Leitwarte aus in den Netzstrang geschickt. | Bild: Fraunhofer ISE

Simulation und Feldtest sollen die Funktion bestätigen

In CheapFlex entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit der TU Kaiserslautern Algorithmen, die es ermöglichen, neben Kundengruppen auch einzelne Netzstränge hochaufgelöst anzusprechen. Hierzu werden die bestehenden Algorithmen und Protokolle der Rundsteuertechnik von der Swistec GmbH weiterentwickelt. Das geschieht, um kleinere Adressbereiche definieren und die Informationsdichte erhöhen zu können.

Das Flexibilisierungspotential wird in CheapFlex zunächst in einer Simulation untersucht und die Umsetzbarkeit auf Basis von Funktionsmustern in Feldtests nachgewiesen. Ein Vergleich mit entsprechenden High-End-Lösungen findet dabei qualitativ und quantitativ mittels Netzsimulationen statt. Der entwickelte Algorithmus zur Anpassung der Betriebsführung auf die dynamischen Tarifschaltzeiten wird prototypisch auf einem Energie-Management-System implementiert. Dies wird im SmartEnergyLab des Fraunhofer ISE integriert und zur Betriebsführung eines Blockheizkraftwerks eingesetzt. Die Hardware-in-the-Loop Simulation im SmartEnergyLab stellt die Entwicklung effizienter und stabiler Algorithmen sicher und gewährleistet so einen erfolgreichen Test der Funktionsmuster. Diese werden abschließend in einem Feldtest im Netzgebiet der Stadtwerke Ahaus bei Kunden mit regelbaren Erzeugern und Verbrauchern (BHKW, Wärmepumpen, Batterien, PV-Anlagen etc.) aufgebaut und getestet.

Die wesentliche Erweiterung des Einsatzspektrums der Rundsteuertechnik soll Teilaspekte des Smart Grids kostengünstig realisieren und von volkswirtschaftlichem Nutzen sein. Diesen Ansatz sehen die Wissenschaftler gerade angesichts der derzeitigen Entwicklung der Smart-Metering-Technologie als erfolgsversprechend an.

Projektlaufzeit

05/2015 – 04/2017

Kontakt

Raphael Hollinger
Verbundkoordinator
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Heidenhofstraße 2
79110 Freiburg

+49 761 4588 5179

Links

Projektvorstellung auf den Seiten der Projektpartner

Fraunhofer ISE
Swistec

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.

Basisinformationen

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