Lokale Netzwerklösung für globale Energiewende

Wie sieht intelligentes, dezentrales Energiemanagement in Zukunft aus? Das Fraunhofer IAO untersucht im institutseigenen »Micro Smart Grid«, wie Energieerzeuger, -speicher und -verbraucher mittels selbst entwickelter Steuerungssysteme effizient aufeinander abgestimmt und innovative Technologien erprobt werden können.

Das Forschungs-Parkhaus des Fraunhofer IAO beherbergt 30 Ladestationen für Elektrofahrzeuge, Europas schnellste Hochleistungsladestation sowie Europas ersten LOHC-Wasserstoffspeicher.

Bis zum Jahr 2050 soll der überwiegende Teil der Energie in Deutschland aus erneuerbaren Quellen wie Wind oder Sonne stammen. So lautet das ehrgeizige Ziel der Bundesregierung in Sachen Energiewende. Die Gründe dafür sind bekannt und vielfältig: fossile Energieträger wie Öl und Gas werden knapp, sind teuer und zudem schlecht für die Umwelt.

Die Vorteile regenerativer Energien liegen auf der Hand: sie sind unerschöpflich, tragen zu Umwelt- und Klimaschutz bei und können dauerhaft Preisstabilität bieten. Doch der Umbau der kompletten Energieversorgung stellt uns vor große Herausforderungen hinsichtlich der Netzstabilität und Versorgungssicherheit. Diese erfordern neue Technologien und skalierbare Lösungsansätze. Mit dem »Fraunhofer IAO Micro Smart Grid« verfolgt das Institut einen dezentralen Ansatz zur Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch.

Es gewährleistet damit die lokale Versorgungssicherheit und eine netzschonende Anbindung an die übergeordneten Stromnetze. Durch das zukünftige Zusammenwachsen von »Micro Smart Grids« kann der Umbau der Energiesysteme zum ganzheitlichen Smart Grid in kleinen, bedarfsgerechten Schritten erfolgen.

Parkhaus dient als »lebendes Labor« für dezentrale Energiesysteme

Mit den Anlagen am Institut kann das Forschungsteam schon heute das zukünftig notwendige intelligente Energiemanagement anhand des lokalen Szenarios »durchspielen« und testen. Ort des Geschehens ist das Parkhaus des Fraunhofer-Institutszentrums in Stuttgart, »Mitspieler« sind die verschiedenen Erzeuger, Speicher und Verbraucher auf dem Forschungsgelände. Dazu zählt eine Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge mit über 30 Ladestationen sowie mehrere Gleichstrom-Schnellladestationen mit bis zu 150 kW Leistung pro Fahrzeug.

Der komplette Fahrstrom wird von einer Photovoltaikanlage lokal auf dem Dach des Parkhauses produziert. Erzeugung und Verbrauch können dabei mit Hilfe eines Lithium-Ionen-Batteriespeichers optimal aufeinander abgestimmt werden. Der Clou dabei: alle Komponenten werden unter wissenschaftlicher Begleitung im realen Alltagsbetrieb genutzt.

»Herzstück unseres Micro Smart Grid ist die selbst entwickelte Steuerung« erläutert Projektleiter Florian Klausmann und ergänzt: »Über dieses Energiemanagementsystem können wir alle Energieerzeuger, -speicher und -verbraucher hinsichtlich verschiedener Optimierungsziele ansteuern und überwachen.«

Die Realdaten ermöglichen es dem Forschungsteam, praxisnah verschiedene Anwendungsszenarien zu testen aber auch über Simulationsschnittstellen zukünftig mögliche Betreibermodelle, z. B. mit dynamischen Strompreisen oder einer prognosebasierten Anlagenführung, schon heute zu evaluieren. »Unternehmen oder Kommunen profitieren von höherer Versorgungssicherheit und können Lastspitzen ausgleichen. Für Energieversorger können Micro Smart Grids einen Beitrag zur Netzstabilität leisten oder sogar eine Alternative zum Netzausbau darstellen« betont Institutsleiter Prof. Wilhelm Bauer.

Erster LOHC-Wasserstoffspeicher und Europas schnellste Hochleistungsladestation

Ebenfalls ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Energiewende ist der Einsatz innovativer Technologien: Ganz neu im »Fraunhofer IAO Micro Smart Grid« ist der europaweit erste LOHC-Wasserstoffspeicher (Liquid Organic Hydrogen Carrier). Bei dieser Technologie wird Wasserstoff molekular in einem Trägeröl gebunden. Somit entfallen aufwändige Druckspeicher oder Kühlanlagen für Flüssigwasserstoff.

Mit 2000 kWh Speicherkapazität stellt der LOHC-Wasserstoffspeicher im »Micro Smart Grid« einen Langzeitspeicher dar, der über eine Brennstoffzelle an die Stromversorgung angebunden ist. Bei zukünftig zu erwartenden massiven Stromüberschüssen im Zuge der Energiewende können LOHC-Speicher die Abregelung von erneuerbaren Energiequellen verhindern.

Im Rahmen der Veranstaltung »Micro Smart Grid: Innovative Energiesysteme in der Praxis« hat das Fraunhofer IAO am 9. November 2016 diese Neuerungen erstmals der Öffentlichkeit präsentiert. Mit über 30 Ladestationen und Europas schnellster Hochleistungsladestation gehört das »Fraunhofer IAO Micro Smart Grid« auch zu den größten Ladeinfrastrukturinstallationen für Elektrofahrzeuge in einem Parkhaus.

Institutsleiter Bauer lädt abschließend dazu ein, diese Möglichkeiten zu nutzen: »Das Micro Smart Grid ist auch ein wesentlicher Baustein auf dem Weg zu einer emissionsfreien, vernetzten und elektrischen Mobilität. Durch unsere Forschung helfen wir Unternehmen und Kommunen dabei, diese zukünftigen Mobilitätsformen in die Fuhrparks und das zugehörige Energiesystem zu integrieren.«

Das »Fraunhofer IAO Micro Smart Grid« wurde im Projekt charge@work im Rahmen des Schaufensters Elektromobilität LivingLab BWe mobil durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit BMUB gefördert.

http://www.microsmartgrid.de
http://www.iao.fraunhofer.de/vk373.html