Forschungsprojekt NiEMob:
Intelligente Steuerung für Stromnetzstabilität
Innovative Simulation zeigt kritische Zeitpunkte im Tagesverlauf für das Niederspannungsnetz durch Elektromobilität-Ausbau.
Mit einer Million öffentlicher Ladepunkte und 15 Millionen E-Autos bis 2030 beschleunigen die Pläne aus dem Koalitionsvertrag der neuen Ampel-Regierung die Auslastung des Stromnetzes. Da das Verteilnetz im Niederspannungsbereich meist nicht für den rasanten Ausbau der Elektromobilität ausgelegt ist, untersuchen die Consolinno Energy GmbH und die Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg (OTH) im Forschungsprojekt NiEMob (Netzdienliches integrales Elektromobilitäts-Energiemanagementsystem für dezentrale Energieversorgungssysteme) noch bis Ende 2022 u. a. die Grenzen des Niederspannungsnetzes im Bereich der Regensburg Netz GmbH. Erste Ergebnisse liegen bereits vor.
Eine innovative Simulation der OTH deutet erste kritische Netzzustände ab einem Anteil von 30% der Haushalte mit einer 11 kW-Wallbox an. Teil der Lösung wird die Digitalisierung des Stromnetzes in Kombination mit einer intelligenten Steuerung von Verbrauchern vor Ort sein. Dies bestätigen auch bereits Studien der DENA und des BDEW. Ziel des Projekts NiEMob ist es daher, das Energiemanagementsystem Consolinno Leaflet um das Modul „Elektromobilität“ und das Modul „Netzmanager“ weiterzuentwickeln und dadurch einen teuren Netzausbau auf ein Minimum zu reduzieren.
Im Projekt NiEMob werden dazu von einem Leaflet der Consolinno Energy GmbH und fünf Energiezählern an einer Ortsnetzstation im Netzgebiet der Regensburg Netz GmbH die kumulierten Daten von 150 angeschlossenen Gebäuden (400 Wohnungen) erfasst und digitalisiert. „Mit unserem Leaflet können wir als Teil der zukünftigen Lösung die für die Netzstabilität notwendige, intelligente Steuerung übernehmen und zugleich Modelle für eine bessere Netzplanung erzeugen,“ so Klaus Nagl, CEO der Consolinno Energy GmbH.
Die OTH Regensburg hat auf Basis eines Netzplans zunächst die aktuelle Struktur des Niederspannungsnetzes und das Lastverhalten der bisherigen Verbraucher nachgebildet. Mit Hilfe der vor Ort gemessenen Werte wurde dann das neuartige, von der OTH entwickelte Simulationsmodell verifiziert und das Verbrauchsverhalten bei steigendem Anteil von Elektrofahrzeugen durch Hinzurechnen weiterer Ladepunkte untersucht.
Markus Henneke von der Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher (FENES) der OTH Regensburg über die ersten Ergebnisse: „Ab einem Anteil von etwa 50% der Haushalte mit einer Lademöglichkeit in Form einer 11 kW-Wallbox treten kritische Zustände verstärkt auf, was die zeitliche Verschiebung von Ladevorgängen etwa in die Nacht notwendig macht, damit auf einen kostenintensiven Netzausbau verzichtet werden kann.“ Ab einem Anteil von 30% habe die Simulation erste kritische Netzzustände ergeben, welche vor allem durch zu geringe Spannungen in einzelnen Netzsträngen entstünden. „Kritische Stunden treten am frühen Abend auf, wenn viele Fahrzeuge nach Benutzung am heimischen Ladepunkt angesteckt werden.“
Consolinno hat inzwischen die erforderlichen Hard- und Softwarekomponenten weitestgehend entwickelt, die Daten aus den Messungen sollen nun unterstützen, die Algorithmen netzdienlich zu gestalten. Ein entsprechender Test in einem Reallabor steht unmittelbar bevor. Das neue E Mobilitätsmodul des Leaflets soll ermöglichen, dass z. B. in Quartieren der Energieverbrauch trotz eines hohen Anteils an E-Autos netzdienlich gestaltet wird und so durch eine intelligente Verteilung kein zusätzlicher Netzausbau erforderlich ist.
Leonid Verhovskij, Head of IoT, Embedded & Cloud bei Consolinno, sagt: „Mit unserer IoTInfrastruktur bewegen wir uns schon vor dem Puls der Zeit. Damit sind Digitalisierung von Netzzuständen und Steuerung von Ladeeinrichtungen für Elektromobilität das richtige Werkzeug für den Betrieb eines zukunftsfähigen Stromnetzes. Das zeigen wir beispielhaft in diesem Forschungsprojekt.”
Die Regensburg Netz GmbH ermöglicht als Netzbetreiber die Messungen und Simulationen im Projekt. Matthias Pfeifer, Fachstellenleiter Netztechnik, sagt: „Natürlich ist nicht jede minimale Überschreitung eine Normverletzung. Eine solche liegt vor, wenn mehr als 5% der alle zehn Minuten erhobenen Messwerte den Grenzwert überschreiten.“ Wenn es langfristig keine Steuerung gäbe, würden dennoch in Zukunft kritische Zustände auftreten. Damit dies nicht passiert, setzt die Regensburg Netz GmbH auf eine intelligente Steuerung, wie sie in NiEMob gemeinsam mit der OTH und Consolinno entwickelt wird.
Das Projekt NiEMob ist Teil des erfolgreichen ZIM-Netzwerks IntelliZell (Intelligente Energieverteilung zur Netzentlastung auf Zellebene), das seit 2018 läuft und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand – ZIM“ gefördert wird. Das Netzwerk arbeitet an intelligenten Lösungen zur Verbesserung der Stromnetz-Stabilität.
Autoren: FENES, Markus Henneke, Consolinno Energy GmbH
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