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 Schlaflos wegen Handy? Neue Displays könnten Abhilfe schaffen
21.06.2018 | Universität Basel

nachricht Sensoren auf Gummibärchen: Team druckt Mikroelektroden-Arrays auf weiche Materialien
21.06.2018 | Technische Universität München

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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