Forschungsprojekte
Smart grid lab hessen
Projektbeschreibung
Am Standort des Ingenieurbüros Pfeffer in der Rödermark wird unter Leitung der Hochschule Darmstadt das Smart Grid LAB Hessen aufgebaut. In dem realitätsnahen Labor wird das intelligente Stromnetz (Smart Grid) ganzheitlich aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet. Das elektrische Netz ist aus Betriebsmitteln öffentlicher Netze aufgebaut. Alle Energiequellen und Verbräuche sind realen Vorbildern nachempfunden. Gefahrlos können dort herausfordernde Netzsituationen nachgebildet werden. Im Projekt werden verschiedene Szenarien entwickelt, unter denen das Smart Grid LAB betrieben wird. Dazu gehört: die Zunahme erneuerbarer dezentraler Stromerzeugung ein höherer Strombedarf z. B. durch mehr Elektromobilität und Wärmepumpen die Etablierung von Prosumern mit und ohne Speicher.
Ziele
Das Smart Grid LAB wird errichtet, um aktive Steuerungsverfahren im intelligenten Stromnetz und alle erforderlichen Funktionalitäten unter Praxis-Bedingungen zu testen. Es sollen u.a. diese Fragen beantwortet werden:
Wie kann das Stromnetz stabil gesteuert werden, wenn an Tagen mit geringer Stromerzeugung viele Kunden ein Elektrofahrzeug laden?
Wie kann das Netz stabil gehalten werden, wenn dynamische Elemente (z. B. Speicher) ausfallen?
Bis in welche Höhe können dynamische Netzelemente Spitzen und Dauerlasten kompensieren?
Was geschieht, wenn wichtige Mess- und Steuerkomponenten gestört sind?
Wie kann Hackern begegnet werden?
Rolle des House of Energy
Das House of Energy hat als Denkfabrik die Projektidee für das Smart Grid LAB Hessen maßgeblich mit entwickelt. Im Projektverlauf wird das House of Energy einen wissenschaftlich-technischen Projektbeirat etablieren und moderieren. Der Beirat wird das Projekt beratend begleiten und sich aus Unternehmensvertretern aus den Gebieten Energieversorgung und Netzbetrieb, technische Überwachung und Zertifizierung, Personensicherheit und Energierecht zusammensetzen.
Laufzeit
12.2020–03.2023
Finanzierung
Gesamtvolumen 3,31 Mio. €
Fördervolumen 1,57 Mio. €
Gefördert durch
Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)
Konsortialführer
Hochschule Darmstadt (FG Elektrische Energieversorgung, Erneuerbare Energien und Energieeffizienz)
Projektpartner
JEAN MÜLLER GmbH
Smart grid lab hessen
Am Standort des Ingenieurbüros Pfeffer in Rödermark wurde unter Leitung der Hochschule Darmstadt das Smart Grid LAB Hessen aufgebaut. In dem realitätsnahen Labor wurde das intelligente Stromnetz der Zukunft aus verschiedenen Perspektiven ganzheitlich beleuchtet. Das elektrische Netz wurde aus Betriebsmitteln öffentlicher Netze aufgebaut. Alle Energiequellen und Verbraucher sind realen Vorbildern nachempfunden. Gefahrlos konnten so herausfordernde Netzsituationen dargestellt werden. Im Smart Grid LAB Hessen wurde physisch nachgebildet, wie die „Straße der Zukunft“ in einem Wohnviertel aussieht. Die Leistungsdaten der einzelnen Gebäude, die als „Prosumer“ fungieren, wurden im intelligenten Netz des Reallabors gemessen, ausgewertet und zur Steuerung der Energieströme eingesetzt. Modellhaft demonstriert das LAB die dynamische, effiziente und sichere Energieinfrastruktur der Zukunft. Es ist anpassungsfähig und kann auch Netzsituationen in anderen Ländern darstellen und analysieren.
Die Untersuchungen lieferten wichtige Antworten für die praktische Einführung des Smart Grid:
- Wie kann die Netzstabilität gesichert werden, wenn an Tagen mit geringer Stromerzeugung viele Elektrofahrzeuge laden sollen?
- Wie verhindert man einen Netzzusammenbruch, wenn z.B. Speicher ausfallen?
- Wie kann erkannt werden, dass Hacker die Daten manipulieren und ggf. einen Blackout verursachen?
Das durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderte Projekt hatte einen Förderzeitraum von Dezember 2020 bis März 2023. Die Förderung betrug knapp die Hälfte des Gesamtprojektvolumens von 3,3 Mio. €. Mit Hilfe der weiteren Projektpartner JEAN MÜLLER, House of Energy, QGroup und Tractebel konnte das realitätsnahe Labor errichtet werden.
Download der Broschüre: Ergebnisse aus dem Smart Grid LAB Hessen
diNET-SB
Den Netzbetreibern obliegt die Aufrechterhaltung des sicheren und zuverlässigen Betriebs der Elektrizitätsversorgungssysteme. Diese Aufgabe wird mit dem zunehmenden Anteil dezentraler Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien immer komplexer. Gemäß der Zielsetzung der Bundesregierung soll der Anteil der erneuerbaren Energien an der öffentlichen Stromversorgung im Jahre 2050 mindestens 80 % betragen. Da die Stromerzeuger basierend auf erneuerbaren Energien verglichen mit konventionellen Kraftwerken weitaus geringere Leistungsdichten aufweisen, lässt sich der notwendige Energiebedarf nur durch eine sehr große Anlagenzahl decken. Es entsteht so in der Zukunft ein hochkomplexes Versorgungssystem mit mehreren Mio. Stromerzeugern über alle Spannungsebenen hinweg. Daraus ergibt sich die systemtechnische Konsequenz, dass die Betriebsführung der Übertragungsnetzbetreiber-Ebene (ÜNB-Ebene) zukünftig auf die Verteilnetzbetreiber-Ebene (VNB-Ebene) erweitert werden muss.
Die hierfür notwendige komplexe Gerätetechnik aus der ÜNB-Ebene einfach in die VNB-Ebene zu übertragen, würde den Kostenrahmen und den dafür notwendigen Platzbedarf für die Integration in bestehende Anlagen vollständig sprengen.
Zur Implementierung einer dynamischen Betriebsführung in der VNB-Ebene bedarf es daher strukturell neuer Systemansätze. Hierzu wird im Projekt diNET-SB ein neu entwickelter Ansatz zur strukturierten Betriebsführung in die Praxis überführt. Die technische Grundlage hierzu bildet eine digitale Niederspannungsverteilung basierend auf einer NH-Sicherungslastschaltleiste mit integrierter Messtechnik.
Des Weiteren beinhaltet die Verteilung einen Prozessrechner, welcher in Kombination mit einer USV und einem Gateway ebenfalls in eine standardisierte NH-Sicherungslastschalteiste integriert ist.
In Verbindung mit einem Implementierungs-Management entsteht sowohl strukturell als auch systemtechnisch ein völlig neuer Automatisierungsansatz zur Digitalisierung elektrischer Niederspannungsverteilnetze.
Die einfache und effiziente Nachrüstung in Bestandanlagen ist hierbei ein besonderes Merkmal dieser Lösung. Mit diesem Systemansatz kann ein substanzieller Beitrag zur Energiewende und damit zur notwendigen Strukturtransformation geleistet werden.
dc-industrie
Gleichspannungsnetze in der industriellen Produktion
Mit dem 6. Energieforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie fördert die Bundesregierung Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die innovative Energietechnologien entwickeln. In diesem Rahmen ist am 1. Juli 2016 der Startschuss für das branchenübergreifende Gleichstrom-Forschungsprojekt „DC-INDUSTRIE“ gefallen.
Insgesamt 21 Unternehmen aus der Industrie, vier Forschungsinstitute und der ZVEI arbeiten im Projekt gemeinsam daran, die Energiewende in der industriellen Produktion umzusetzen und dafür mehr Energieeffizienz und Energieflexibilität in die industrielle Produktion zu bringen.
Ziel des Forschungsprojekts DC-INDUSTRIE ist, die Stromversorgung industrieller Anlagen über ein smartes, offenes Gleichstromnetz neu zu gestalten und die industrielle Energieversorgungsarchitektur zu digitalisieren. So entsteht das industrielle Energiesystem der Zukunft, ein gleichstrombasiertes Smart Grid für die Industrie.
„JEAN MÜLLER wird zu den Themen Schützen, Schalten, Selektivität sowohl mit Knowhow als auch Produkten beitragen.“
