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Bild: iStock, petovarga

GridSense Home-Energy-Management-System Energieflüsse verbessern

13.06.2017

Eine wachsende Anzahl von dezentralen Photovoltaikanlagen, die Beladung von Elektrofahrzeugen zu Hause und die Erzeugung von Wärme durch elektrische Wärmepumpen werden einen Bedarf an Home-Energy-Management-Systemen bedingen. Das Problem von fluktuierender, dezentraler Energieerzeugung und gleichzeitiger Belastung von Verteilnetzen muss durch die Nutzung von Flexibilität am Ort des Geschehens gelöst werden – im Prosumer-Haushalt.

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Die Energiewirtschaft verändert sich in schnellen Schritten. Getrieben durch die Reduktion von CO2-Emissionen verlagert sich die Produktion von Strom von großen zentralen zu einer großen Menge an dezentralen kleinen, erneuerbaren Anlagen. Wir sind bereits in einer Post-Photovoltaik-Paritätsphase und die Parität mit Photovoltaik und Batteriespeicher ist in naher Zukunft erreicht. Das heißt, selbst produzierter Strom inklusive Speicherung ist günstiger als Netzbezug. Das wird immer mehr Endkunden bei steigenden Strompreisen dazu bringen, eigenen Strom zu produzieren, zu speichern und zu verbrauchen. Im Bereich Energieträger wird das fossile Fahrzeug durch elektrische, gasförmige oder hybride Antriebe substituiert. Die Produktion von Wärme wird immer weniger auf der Basis von Öl/Gas und mehr durch elektrische Wärmepumpen stattfinden. Kurz gesagt, die Nachfrage nach elektrischer Energie wird zunehmen, trotz der Effizienzsteigerung der Geräte.

Die Stromverteilung war bisher unidirektional, von großen Kraftwerken hin zum Energiebezüger und ist heute bidirektional durch die Überschusseinspeisung von vielen Photovoltaikanlagen. Der private Haushalt wandelt sich vom reinen Energieverbraucher zu einem Prosumer, der seinen eigenen Ökostrom produziert, benutzt, speichert beziehungsweise einspeist. Netzgekoppelte PV-Generatoren speisen in das Verteilnetz ein und Transformatoren im Anschlussnetz weisen heute bereits negative Energieflüsse an sonnigen Tagen auf.

Lastmanagement sinnvoll

In extremen Situationen wird die PV-Produktion gedrosselt, da die Energie nicht lokal gespeichert beziehungsweise verbraucht werden kann und die Verteilnetze ihre physikalischen Grenzen erreichen. Die fluktuierende Belastung des Verteilnetzes hängt von der Länge, dem Standort, der Anzahl der neuen Generatoren und dem zeitlichen Einsatz der neuen Verbraucher ab. Spannungsschwankungen, -verletzungen und Leistungsüberlastungen sind die Folge, die mit der Einführung der wachsenden Anzahl und gleichzeitiger Beladung von Elektroautos zusätzlich multipliziert werden. Elektromobilitäts-Verbände sind sich einig, dass trotz einer wachsenden Anzahl von Schnellladestationen im öffentlichen Bereich über 80 Prozent der Beladungen von Elektrofahrzeugen im Privathaushalt, also im Verteilnetz, geschehen werden. Im Bereich privater Ladeinfrastruktur werden sich Wallboxen mit Anschlussleistung von 11 beziehungsweise 22 kW als Standard durchsetzen. Aufgrund des großen Potenzials der Energiebezugsverlagerung eines Elektroautos ist ein aktives Lastmanagement sinnvoll und fast schon obligatorisch.

GridSense ist ein neuartiges Home-Energy-Management-System (HEMS) auf Basis von verteilten Algorithmen. Das System besitzt eine selbstlernende Logik, die unterschiedliche Stromfluss-Verbesserungen per Mausklick im Backend ermöglicht. Die Lösung erkennt und bindet die Haustechnik selbstständig in ihr Energiemanagement ein, koppelt alle Sektoren im Privathaushalt und übernimmt die Stromsteuerung prognosebasiert vollautomatisch. Es werden dabei die Charakteristik der Anlagen, des Hauses, saisonale Veränderungen und das Verhalten der Bewohner erlernt und die Energieproduktion entsprechend über Prognosen jeweils pro Gerät antizipiert. Dabei wird die vorhandene Flexibilität rollierend prognostiziert, koordiniert und automatisiert nach dem Optimierungsziel der Algorithmen entsprechend gesteuert.

Bestand einfach nachrüsten

Das schlüsselfertige Gesamtsystem besteht aus Geräten der Haustechnik, die von namhaften Geräteherstellern mit der Grid­Sense-Funktion als integriertes Onboard-Energiemanagement auf dem Markt erhältlich sind. Um auch Bestandsanlagen einzubinden, steht ein Nachrüstmodul zur Verfügung. Die Geräte kommunizieren über verschlüsselte Verbindungen untereinander und mit der GridSense-Cloud, die dem Operator als Managementumgebung und dem Endkunden als Visualisierung seiner Anlagen per GridSense-App oder Browser dient. Über App oder Browser lassen sich sämtliche Anlagen überwachen, die Energiedaten visualisieren und im Bedarfsfall übersteuern.

Das System sieht eine zentrale Betreiberrolle eines Energiedienstleisters (Energieversorger, Installationsunternehmen oder Verteilnetzbetreiber) vor, der Endkunden zum Thema Energiemanagement und Haustechnik berät, Produkte verkauft/installiert und die Anlagen entsprechend verwaltet und überwacht. Somit ist für Unternehmen mit GridSense ein schneller Einstieg in das wachsende Geschäftsfeld von Energiedienstleistung mit der schlüsselfertigen Lösung möglich. Dabei unterstützt es nicht nur die Transformation zu einer großen Anzahl von dezentraler, CO2-neutraler Stromproduktion, verbrauch, -speicherung, sondern schließt auch die Lücke der Energiedienstleistung zwischen Energiewirtschaft und Privathaushalt mit dem Betreibermodell.

Durch das gesamtheitliche System, konsumieren und speichern private Photovoltaikanlagenbesitzer nicht nur den eigenen grünen Strom, sondern reduzieren Stromkosten durch Berücksichtigung von EVU-Tarifen bei Netzbezug und speisen Überschussstrom netzdienlich ein. Viele Probleme werden durch erneuerbare Energien in den Privathaushalten in die Verteilnetze einziehen, wenn es kein aktives Home-Energy-Management gibt. Das Problem von fluktuierenden, dezentral einspeisenden Photovoltaikanlagen und gleichzeitiger Belastung von Verteilnetzen durch Elektromobilität und Wärmepumpen muss durch die Nutzung von Flexibilität am Ort des Geschehens gelöst werden – im Prosumer-Haushalt.

Bildergalerie

  • Über App oder Browser lassen sich sämtliche Anlagen überwachen, die Energiedaten visualisieren und im Bedarfsfall übersteuern.

    Bild: Gridsense

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