Et fælles energiknudepunkt

Mængden af ​​energi produceret af vedvarende energikilder ebber og flyder. Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics ITWM har fundet en smart løsning på disse udsving. Dets videnskabsmænd udviklede et innovativt energistyringssystem, der forbinder solcelleanlæg, batterier, varmepumper og elbiler til at forsyne enkelte husstande eller hele kvarterer med lokalt produceret vedvarende energi.

Husbåde har længe været en fast bestanddel af bybilleder i Holland. Mange nåder Amsterdams vandveje, men et nyt kvarter i byen har en race af flydende hjem, der ikke ligner den traditionelle hollandske husbåd. Udstyret med en sofistikeret vedvarende strømforsyning, disse 30 vandbårne boliger er stort set selvforsynende. Netoperatøren anlagde blot en enkelt fælles elledning til kajfællesskabet. Dette smalbånds-feed fungerer som en backup for at levere fjernstrøm på overskyede dage.

Et ledelsessystem for energisamfund

Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics ITWM og dets partnere i et ERA Net Smart Grids Plus-projekt kaldet "Grid Friends" udviklede energistyringssystemet, der muliggør denne form for autonomi. "Vi byggede videre på vores energiledelsessystem for individuelle huse for at udvikle et system for hele energisamfund, " siger projektleder Matthias Klein. "Det styrer solcelleanlæg og varmepumper, og genoplader batterier i hjemmet og elbiler, derved understøtter sektorkoblingen." At levere nok energi til alle i nabolaget - hele tiden, selv på mørke dage og uden at overbeskatte den delte el-ledning til det offentlige net – er ingen enkel sag.

Dette energistyringssystems struktur er modulopbygget – hvert modul kan installeres individuelt. I fællesskab de fungerer som et fælles energiknudepunkt. Denne hub analyserer altid situationen for at bestemme, hvor energien skal gå. De 30 solcelleanlæg, varmepumper og batterier hver installeret i Amsterdam-kvarterets individuelle huse fungerer som ét stort system. Et eksempel:Hus A's beboere er på ferie, så den trækker meget lidt strøm. Forbruget i hus B stiger, måske fordi dens beboere holder en fest.

Ledelsessystemet omdirigerer hus A's solenergi til at dække hus B's behov, Ideen er at få mest muligt ud af lokal strøm og hente den mindst mulige mængde fjernstrøm fra det offentlige net. Systemet tapper hjemmebatteriet, når det er mørkt udenfor, og solcelleanlægget ikke genererer strøm. Det kan den fra hjem til hjem.

Batterimodulet

Ledelsessystemet forlener hvert modul med diskret intelligens. Dette har flere fordele. Den ene er, at hjemmebatteriernes smarte controllere sætter solcelleanlæggene i stand til at fungere fuldt ud. Dette er usædvanligt. Loven begrænser solcelleanlæggenes tilførsel på meget solrige dage. Ellers, de installerede systemers output ville overbelaste nettet. Dette er grunden til, at standard PV-enheder skal drosles, lige når solen er klarest, og de kan generere masser af elektricitet. Energiledelsessystemet løser dette problem ved at omdirigere den overskydende elektricitet, som netoperatørerne ikke ønsker at købe, og opbevare det i hjemmebatteriet til senere brug.

En prognosemodel øger disse batteriers effektivitet. Modellen inddrager vejrudsigten i sin prædiktive ligning. Først, det bestemmer, hvor meget energi solcelleanlæggene forventes at producere i de kommende timer, og hvor meget varme der forventes at blive forbrugt. Derefter anvender den resultaterne af disse beregninger til at regulere lagring. For eksempel, solcelleanlæggene kører med mindre end fuld kapacitet, når morgenhimlen er diset. Hvis vejret forventes at klare op i løbet af eftermiddagen, så systemernes output skal drosles, energistyringssystemet vil ikke begynde at lagre strøm om morgenen, i stedet for at vente til senere for at oplade batterierne. Med andre ord, i stedet for at følge standardpraksis med at oplade batterierne med den første kilowatttime elektricitet produceret i løbet af dagen, dette system venter, indtil der er mere energi på tryk. Batterierne vil stadig være fuldt opladet om aftenen, men uden at nogen solenergi går til spilde.

Elektromobilitetsmodulet

Elbilers batterier skal også oplades, og det bedste tidspunkt at gøre det på er, når PV-systemer genererer masser af elektricitet. Imidlertid, et tomt batteri er ikke et kærkomment syn for chauffører, der skal køre akutte ærinder. "Beboere kan bestemme minimumsafgiftsniveauerne for deres biler ved blot at klikke i en app, " siger Klein. Halvtreds procent kan være nok for en, der kun har brug for bilen til en hurtig købmandskørsel. Systemet genoplader batteriet til det niveau, som ejeren angiver, når bilen er tilsluttet. Hvis det er nødvendigt, det vil falde tilbage på el fra det offentlige net. Systemet vil fortsætte med at oplade ud over dette niveau, hvis det er solskin udenfor. Hvis ikke, den vil vente, indtil energiproduktionen kommer op igen for at fylde batteriet op. Fordelene er dobbelte. For en, dette solenergi "selvforbrug" bringer elregningen ned. For den anden, hver watt overskudsenergi, der ledes til lokale batterier i stedet for eksporteret, letter det offentlige nets strømbelastning.

En mulighed ikke kun for store samfund

Disse moduler kan også implementeres individuelt og skræddersyet til den givne applikation. "Der er allerede en permanent installeret base på 60 til 70 af vores systemer lige fra private husholdninger og cafeterier til hele virksomheder og et rensningsanlæg. Mens Amsterdam-systemet skifter spidseffektydelser på op til 250 kilowatt, de hidtil eksisterende industriversioner styrer 150 kilowatt, " siger Klein. Wendeware AG, en Fraunhofer ITWM spin-off, har solgt systemet siden begyndelsen af ​​2019.