Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zu Hause Sonne tanken

03.11.2015

Wer Strom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage verbraucht, kann seinen Alltag künftig noch nachhaltiger gestalten. Auch private Elektroautos lassen sich mit PV-Strom günstig laden. Ein Heim-Energie-Management-System von Fraunhofer-Forschern bindet das Fahrzeug in die heimische Energieversorgung ein und erstellt den Ladefahrplan.

Das Haus der Zukunft ist ökologisch, energieeffizient und smart. Auf dem Dach erzeugten Photovoltaikstrom nutzen die Bewohner nicht nur für den Haushalt, sondern auch zum Laden des eigenen Elektroautos. In einer Gruppe von mehreren im Passivhaus-Standard gebauten Reihenhäusern in Fellbach, Baden-Württemberg, ist dieses Szenario bereits Realität.


Über eine Ladestation wird das Elektrofahrzeug mit PV-Strom vom Hausdach versorgt.

© Fraunhofer ISE

Die neu errichtete Häusergruppe wurde im Projekt »Fellbach ZeroPlus« um Elektromobilität und ein umfassendes Energie-Management-System erweitert. Das Vorhaben wird durch das Programm »Schaufenster Elektromobilität« gefördert, einer Initiative der Bundesregierung.

Schnellladestationen und Heim-Energie-Management

»Die großen Photovoltaik-Anlagen auf den Dächern liefern langfristig mehr Energie als die Bewohner verbrauchen. Die überschüssige Energie lässt sich ins Stromnetz einspeisen und für tägliche Fahrten mit dem privaten Elektroauto verwenden«, erläutert Dominik Noeren, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg.

Um die Elektromobilität effizient in den privaten Alltag zu integrieren, haben der Forscher und sein Team für fünf der sieben Haushalte Schnellladestationen mit einer Ladeleistung von 22 Kilowatt konzipiert und ein Heim-Energie-Management-System (HEMS) entwickelt. Die java-basierte Software läuft auf kleinen Rechnern, sogenannten Embedded Systems.

Das HEMS liest die verschiedenen Stromzähler im Haus aus: den Zähler für die Photovoltaik, das Elektroauto, die Wärmepumpe und den sonstigen Haushaltsstrom. Das System zeigt die Energieströme an und informiert die Bewohner zu jeder Tageszeit über die Höhe ihres Stromverbrauchs. »Sie erfahren, ob und wieviel Strom aus dem Netz kommt oder aus der Solaranlage, und wer die Energie verbraucht – beispielsweise Wärmepumpe, Haushaltsgeräte oder Elektrofahrzeug«, sagt Noeren.

Darüber hinaus prognostiziert das HEMS die solare Einstrahlung für einen Zeitraum von etwa 20 Stunden und setzt den Nutzer über die Menge der zur Verfügung stehenden Solarenergie in Kenntnis. Zudem berechnet ein lernfähiger Algorithmus für jede Viertelstunde die zukünftige Haushaltslast. Aus allen Daten lässt sich ermitteln, wieviel PV-Strom dem Elektroauto zu einem beliebigen Zeitpunkt zur Verfügung steht. »Der Strom geht erst in den Haushalt. Nicht verbrauchte Energie speichert die Autobatterie. Ist dann noch Strom übrig, wird dieser in das Netz eingespeist«, erklärt Noeren.

Während eines zweijährigen Feldtests wurde – abgestimmt mit den Bewohnern – eine Android-App entwickelt. Die App zum HEMS visualisiert alle Abläufe und Stromflüsse in Echtzeit und stellt die Prognose der solaren Einstrahlung graphisch und numerisch dar. Ein lernfähiger Algorithmus ermöglicht die optimale Eigenstromnutzung. Mit Hilfe der App lassen sich die Ladestation ansteuern, der Batteriefüllstand sowie die Ladezeiten der Elektroautos angeben. »Diese Parameter sind für das intelligente Laden der Elektrofahrzeuge erforderlich«, so der Forscher.

Um einen optimalen Ladefahrplan zu berechnen, muss das System den aktuellen Batteriefüllstand sowie die geplante Abfahrtszeit der nächsten Fahrt kennen. Das Energiemanagementsystem nutzt diese Informationen zusammen mit Wettervorhersagen und Verbrauchsprognosen, um die Energieflüsse im Haus abzuschätzen. Es berechnet, wieviel Strom nachzuladen und wann der Zeitpunkt am günstigsten ist, um das Fahrzeug mit einem maximalen Anteil aus dem selbstproduzierten Solarstrom zu laden.

»Es ist preiswerter, den eigenen Strom zu verbrauchen, als ihn ins Netz einzuspeisen«, sagt Noeren. Das HEMS unterstützt den Verbraucher dabei, abhängig von Fahrzeiten, Einstrahlungsprognose und aktuellem Haushaltsstromverbrauch die Ladezeiten der E-PKW mit der Stromproduktion auf den Dächern zu synchronisieren und somit den Eigenstromanteil zu maximieren. Der Nutzer hat dadurch nicht nur Kostenvorteile, er verwirklicht auch die Vision vom Wohnen und Fahren mit geringer CO2-Belastung. Die hohe Eigenstromnutzung entlastet das Netz zusätzlich und reduziert Einspeisespitzen.

Das HEMS basiert auf dem offenen Fraunhofer-Framework openMUC, das eine Vielzahl von Zählern und Geräten unterstützt. Es ist modular erweiterbar, ermöglicht also beispielsweise im Haushalt das Einbinden von Funksteckdosen, die jedes Haushaltsgerät per Bluetooth oder WLAN an- und abschalten können, oder von größeren Verbrauchern wie Wärmepumpen.

Im Projekt »Fellbach ZeroPlus« nutzen zwei von fünf Haushalten das System seit Mitte 2014 im Feldtest erfolgreich als Car-Sharing-Variante.

Karin Schneider | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2015/November/zu-hause-sonne-tanken.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Innovatives Messmodul zur Bestimmung der Inaktivierungsleistung von UV-Hygienisierungsanlagen
22.01.2018 | Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V.

nachricht TU Wien entwickelt neue Halbleiter-Bearbeitungstechnik
22.01.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics