Zwischenbericht zum Projekt bei der EU-Kommission in Brüssel

Nach einem Jahr intensiver Arbeit konnte das Team von Web2Energy am 10. März 2011 in Brüssel vor den Vertretern der EU sowie vor Gutachtern aus Großbritannien und Rumänien alle für 2010 geplanten Aufgaben als erfüllt abrechnen und folgende Ergebnisse vorstellen:

Abschluss von Arbeitspaket 1 – Daten, Kunden, Strategie

In der ersten Phase wurden alle Voraussetzungen für die kommenden Installationen der intelligenten Zähler, Fernwirkgeräte und der Leitstelle für die drei Säulen smarter Stromverteilung geschaffen.

Konkret wurden folgende Ergebnisse erzielt:

 

Netzautomatisierung
Bisher musste man bei einer Störung im Netz Ortsnetzstationen immer anfahren, um zu überprüfen, wo der Fehler liegt. Dieser wurde dann per Hand frei geschaltet, was sehr zeitaufwändig ist und in der Regel 1-2 h dauert. Bei Web2Energy wird dieses Verfahren für ein Teilnetz nun mit Hilfe von Fernwirkgeräten automatisiert, so dass die Behebung einer Störung innerhalb von Sekunden erfolgen kann. Dafür wurde in einem Teilprojekt in Ober-Roden ein offener 20KV-Ring mit Ortnetzstationen, in denen die Spannung auf Niederspannung (400 V bzw. 230 V) transformiert wird, ausgewählt. In diesem Ring werden 8 Ortsnetzstationen, in denen nach Prüfung eine erweiterte Automatisierung und Überwachung des Netzes am günstigsten erschien, mit Fernwirkgeräten, den sogenannten RTUs und mit Smart Metern ausgestattet. Damit wird auch eine Überwachung der Spannung möglich, deren Einhaltung wichtig ist für den sicheren Gebrauch von Geräten.

 

Biogasanlage in Darmstadt
Laufwasserkraftwerk am Neckar
Windkraftanlage im Odenwald

Smart Aggregation
Auf Erzeugerseite konnten dezentrale Erzeugungsanlagen gewonnen werden, am Projekt teilzunehmen. Diese Erzeuger werden mit Fernwirktechnik ausgerüstet. Hierzu zählen 6 Heizkraftwerke, 6 Photovoltaikanlagen, 3 Windparks, 2 Biogasanlagen und 2 Wasserkraftwerke. Zusammen mit 20 Speicherbatterien werden diese Anlagen im weiteren Verlauf des Projektes durch das Virtuelle Kraftwerk überwacht und zum Teil auch gesteuert. Die Strategien für die Koordination der teilnehmenden Anlagen im virtuellen Kraftwerk wurden entwickelt, so dass maximale Nutzeffekte erreicht werden.

 

Smart Metering
Im Netzgebiet der HSE wurden in sechs Kommunen Neubaugebiete für die Kundenstudie ausgewählt. Hier werden 200 Stromkunden für das Pilotprojekt mit Smart Metern ausgestattet.

Für die Frage, wie man dem Kunden leicht und verständlich mitteilt, ob Strom gerade preiswert oder teuer ist und wie dies am Folgetag aussehen wird, wurde ein Bonussystem und ein Webportal entwickelt, das von Projekteilnehmern in einem 2-Stufenmodell getestet werden soll. In der ersten Phase erhalten die Teilnehmer täglich einen Hinweis über das Internet, per Email oder auf das Handy, wann es am Folgetag gut ist, Strom zu verbrauchen und zum Beispiel die Waschmaschine anzustellen und in welchen Zeiten es sich lohnt Strom zu sparen. Eingängig kommuniziert wird dies über ein Ampelsystem: Rot = Sparen - Grün = Verbrauchen. In der zweiten Phase erhalten die Teilnehmer zusätzlich zu den rot-grünen Phasen Faktoren, die in Abhängigkeit vom Vorhandensein regenerativer Energie anzeigen, wann es besonders gut ist, Strom zu verbrauchen bzw. zu sparen. Je besser ein Haushalt sein Verbrauchverhalten den Ampelfarben anpasst, desto höher fällt die Prämie aus.


Sprache, Technik und Daten
Die gesamte Systemarchitektur der Kommunikation zwischen allen Teilnehmern wurde innerhalb des ersten Jahres geschaffen. Neben den zu realisierenden Funktionen und Prozessen des Virtuellen Kraftwerkes und der Netzautomatisierung wurde definiert, wie die einzusetzenden Geräte miteinander kommunizieren sollen.

Für jeden Teilnehmer – ob Stromkunde, Erzeugeranlage oder Ortsnetzstation – musste die günstigste Anschlussart – über Funk wie UTMS, GPRS oder Kabel über Lichtwellenleiter, Telefonkabel aus Kupfer oder letztendlich über die Stromkabel selbst definiert werden.

Zudem musste man sich über die "Sprache" einigen, die für die zu versendeten Informationen genutzt werden soll. Es wurde der Standard IEC 61850 (Internationale Kommission für Elektrotechnik) gewählt. Diese "Sprache" wurde für die großen Umspannstationen entwickelt, muss aber für die Anwendungen der smarten Verteilung weiter entwickelt werden. Web2Energy nutzt IEC 61850 für alle künftigen Aufgaben im Verteilungsnetz und führt Erweiterungen ein, die bisher nicht standardisiert sind. Ein Konsortialmitglied ist Chairman der zuständigen Arbeitsgruppe im IEC und wird so unmittelbar für die Übernahme der Neuerungen in den Standard sorgen.

Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit war die Konzeption der Leitstelle mit der Datenbank und der Funktionsweise der interaktiven Bildschirmarbeit. Derzeit existieren am Markt verschiedene Datenbanksysteme mit unterschiedlicher Darstellung von Informationen. Bei Web2Energy wird auch dieses standardisiert. Im Projekt findet das Datenmodel CIM (das neue einheitliche Informationsmodell – ebenfalls nach IEC) Anwendung. Es wird für die neuen Aufgaben weiterentwickelt und auch diese Erweiterungen werden in den zuständigen Standard IEC 61968/70 überführt.

In der Leitstelle des virtuellen Kraftwerkes fließen alle Daten zusammen – die Daten des automatisierten Teilnetzes in Ober-Roden, als auch die der Erzeugeranlagen des Virtuellen Kraftwerkes und die Daten der Haushalts-Smart-Meter. Hierfür mussten das komplette Management der Daten und ein interaktives Menü (Human Machine Interface) entwickelt werden, um mit der Masse an Daten zu arbeiten und die gewünschten Vorgänge auslösen zu können.

 

Marktmodelle
Pilotprojekt heißt auch an eine spätere Umsetzung in die Praxis denken: Wie werden die Erzeugeranlagen und Speicher so gesteuert, dass sie ein Optimum erreichen und wirtschaftlich arbeiten können. Hier entschied man sich im Projekt zweigeleisig zu fahren, da die heutigen Regulierungen eine volkswirtschaftliche Fahrweise von virtuellen Kraftwerken noch verhindern. Es wurde eine "Gegenwartsstrategie" entwickelt: Dabei wird das virtuelle Kraftwerk so koordiniert, dass es unter heutigen Rahmenbedingungen betrieben wird.

Der Nutzen entsteht indem Abweichungen vom tags zuvor erstellten Fahrplan im Bilanzbereich im laufenden Tag weitgehend ausgeglichen werden. Auch eine Regelung der Spannung ist nun an Punkten möglich, wo sie zum Beispiel durch die Einspeisung von Photovoltaikanlagen ansteigt.

Zusätzlich wurde eine "Zukunftsstrategie" mit Simulation der Koordinierung unter künftigen als sinnvoll betrachteten Regulierungsbedingungen aufgezeigt. Das betrifft:

  • Die Einbindung der erneuerbaren Erzeuger in das optimierte Fahrplanmanagement für die koordinierte  Teilnahme an den Märkten für Strom, Regelenergie und CO2-Zertifikate
  • Eine breitere Nutzung von Speichertechnologie auch zur Sicherung einer maximalen Nutzung der "Erneuerbaren"
  • "Intraday" -Optimierung des internen oder externen Ausgleichs von Fahrplanabweichungen

 

Europaweiter Erfahrungsaustausch
Web2Energy hat es sich neben seinen Forschungsthemen zum Ziel gesetzt, den Austausch der deutschen und europäischen Förderprojekte auf dem Gebiet "Smarter Stromverteilung" zu fördern.

Vom 12.-13. April 2011 fand in Darmstadt das durch Web2Energy initiierte Symposium "Innovative Informations- und Kommunikationstechnologien als Rückgrat von Smart Distribution" unter der Schirmherrschaft von der EU-Kommission, der Weltorganisation für Hochspannungsnetze CIGRE Studienkomitee C6 "Verteilungsnetze mit verteilten Erzeugern" und der Energietechnischen Gesellschaft im VDE (ETG) statt. Es konnten alle 6 EU-Forschungsprojekte und die 6 E-Energy Projekte aus Deutschland unter einem Dach vereint werden, was einen regen Erfahrungsaustausch – auch mit den Vertretern der EU, aus dem Bundesministerium für Wirtschaft sowie aus den Weltorganisationen CIGRE und IEC zur Folge hatte.

Stolz konnten wir vermerken, dass neben den über 200 Teilnehmern aus Deutschland auch Gäste aus Österreich, Australien, Belgien, der Schweiz, den Niederlanden, Großbritannien, Griechenland, Irland, Island, Polen, Portugal, Russland und Spanien mit den Ergebnissen des Symposiums voll zufrieden waren.

Alle Vorträge des Symposiums finden Sie hier.

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