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VOLTARIS - Integration erneuerbarer Energien

VOLTARIS forscht für die Energiewende: Was wir im DESIGNETZ lernen

Das Bundesforschungsprojekt DESIGNETZ ist das technisch bislang umfassendste Demonstrationsprojekt zur Integration erneuerbarer Energien in das Versorgungssystem. Im Projekt wird erforscht, wie intelligente Netze mit einer Einspeisung von zeitweise 100 % erneuerbarer Energien eine sichere und effiziente Energieversorgung gewährleisten und welche Konzepte und Technologien hierfür eingesetzt werden können.

In DESIGNETZ arbeiten 46 Unternehmen aus Energiewirtschaft, Industrie, Forschung und Entwicklung unter der Führung der innogy SE zusammen. In den Bundesländern Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz und dem Saarland wurden rund 30 Demonstrationsprojekte in ein effizientes Gesamtsystem integriert. In einem weiteren Schritt sollen Flexibilitäten über die sichere Kommunikation gesteuert werden. So lassen sich in Zukunft die steigende Erzeugung aus dezentralen Anlagen und ein steigender Verbrauch z. B. durch Elektrofahrzeuge sicher ins Netz integrieren.

Intelligente Netzsteuerung mit dezentraler Einspeisung

In DESIGNETZ übernehmen wir den Gateway-Administrations-Service und sind unter anderem in den saarländischen Demonstrator EMIL – Energienetze mit innovati­ven Lösungen – eingebunden. Hier untersuchen die Partner neue Technologien zur Stromnetzführung und zum Netzbetrieb. Geprüft wird die Kombination von innovativen Netzbetriebsmitteln, wie beispielsweise regelbaren Ortsnetztransformatoren und Automatisierungssystemen. Zudem beschäftigen sich die Partner mit Prognoseverfahren für die Einspeisung erneuerbarer Energien für die Netzzustandsbewertung und Netzplanung, dem Einsatz und der Weiterentwicklung von Werkzeugen zur Netzführung sowie dem netzdienlichen Einsatz von Sensorik, Aktorik, iMSys und Steuerboxen. Außerdem werden Maßnahmen identifiziert, um Fehlallokationen im Netzausbau zu vermeiden und Flexibilitäten zur Netzstabilität vermehrt zu nutzen.

Das Ziel: Die Schaffung einer Infrastruktur, mit der erneuerbare Energien in das Energieversorgungssystem auf der Mittelspannungs- und Niederspannungsebene besser integriert werden können. Dabei will man witterungsbedingten Schwankungen der Einspeisung sowie neuen Lastszenarien (z.B. Elektromobilität) durch die Nutzung von Flexibilitäten begegnen. 

Netzsteuerung mit intelligenten Messsystemen

In zentralen Arbeitspake­ten des Projektes übernehmen wir die die Rolle des Messstellenbetreibers für intelligente Messsysteme (iMSys), den Einbau der iMSys einschließlich der Gateway-Administration und das Messdatenmanagement. Die Pro­zesse werden in unserem eigenen BSI-konformen Produktiv­system umgesetzt. Welche Aufgaben haben wir konkret?

  • Die Erfassung und Verteilung von Netzzustandsdaten
  • Die Bereitstellung von Steuerfunktionalitäten über iMSys
  • Die Unterstützung des Netzbetriebs durch die Integration in das Netzautomatisierungssystem iNES
  • Die Ausgestaltung des BDEW-Ampelkonzepts sowie der Koordinierungsfunktion zur Interaktion zwischen Markt und Netz.

In den nächsten Monaten werden wir rund 20 weitere iMSys im Saarland in Betrieb nehmen und die Anwendung und Vernetzung der verschiedenen Komponenten weiter testen. Die im Projekt aufgebaute Produktiv-Umgebung wird dabei stetig weiterentwickelt. Die Forschungsergebnisse fließen in die Umsetzung unserer Kundenprojekte im Zuge des Smart Meter Rollouts ein, zum Beispiel das Steuern über das iMSys beim Einsatz von Flexibilitäten und der Einbindung von EEG-Anlagen. Über den weiteren spannenden Projektverlauf halten wir Sie auf dem Laufenden!

VOLTARIS intelligentes Messwesen

Wer kriegt das 450 MHz-Funknetz?

Die Herausforderung:
Immer mehr dezentrale Erzeuger und Speicher müssen sicher in das Stromnetz eingebunden, überwacht und gesteuert werden. Die dezentralen Anlagen müssen günstig, sicher, zuverlässig und flächendeckend kommunizieren. Dafür braucht es zuverlässige Kommunikationskanäle, die alle dezentral verteilten Komponenten erreichen – insbesondere bei erschwerten Bedingungen, z.B. in ländlichen Netzgebieten oder Kellerräumen.

Die aktuelle Situation:
Heute können die energiewirtschaftlichen Anforderungen nur beschränkt von den bisher verfügbaren Kommunikationsinfrastrukturen, wie beispielsweise dem öffentlichen Mobilfunk, erfüllt werden. Wir brauchen dringend Alternativen, vor allem in Hinblick auf den Smart Meter Rollout.

Die Lösung:
Das Funknetz im Frequenzbereich 450 MHz wäre die geeignete Kommunikationstechnik für das Energieinformationsnetz. Es bietet im Vergleich zu anderen Funknetzen eine bessere Gebäudedurchdringung und verfügt über eine größere Reichweite. Damit ist es die ideale Lösung, denn es erreicht auch Keller oder entlegenere Regionen. Wenn die 450-MHz-Technologie für energiewirtschaftliche Zwecke betrieben würde, könnten in dem dezidierten Netz einzelne Anwendungen priorisiert und spezifische Sicherheitsmechanismen eingesetzt werden.

 Die Vorteile:

  • Kein Konflikt mit den kommerziell genutzten Funknetzen für Massenanwendungen
  • Nutzung für den Betriebsfunk von Netzbetreibern, die im Krisenfall den Netzwiederaufbau organisieren
  • Hohe Ausbreitung, Ausfallsicherheit, Reichweite und Gebäudedurchdringung
  • Eignung als WAN-Verbindung für intelligente Messsysteme oder für verteilte Netzmanagementsysteme auch in ländlichen Regionen, die wesentlich zu Netzstabilität und Versorgungssicherheit beiträgt
  • Relativ geringe Investitionskosten, da mit wenigen Antennenstandorten eine große Abdeckung gegeben wäre

Als Gateway-Administrator würden wir die flächendeckende 450 MHz-Kommunikationsinfrastruktur sehr begrüßen. Und wir testen sie auch schon: Im SINETG-Projekt DESIGNETZ, in dem wir in zwei Teilvorhaben für den Einbau und den Betrieb der intelligenten Messsysteme zuständig sind, ist bereits ein Teststand für das 450 MHz-Funknetz installiert und produktiv.

Es bleibt spannend und abzuwarten, an wen die Bundesnetzagentur das 450 MHz Funknetz vergeben wird.

Hier wird ein teilautonomer Bauernhof mit erhöhter Selbstversorgung untersucht.

SESAM – Energiezukunft auf dem Bauernhof

Als Partner des Bundesforschungsprojektes Designetz sind wir im Unterauftrag der Pfalzwerke AG unter anderem in das Teilvorhaben „D10 SESAM-Farm“ eingebunden. Was SESAM bedeutet? Sustainable Energy Supply for Agricultural Machinery. Dort wird ein teilautonomer Bauernhof mit erhöhter Selbstversorgung untersucht, der durch die Nutzung mobiler Speicher und erneuerbarer Energien in Kombination mit einem Energiemanagementsystem ein markt-, netz- und systemdienliches Verhalten generiert. Wir sind dabei für die Erstellung des Messkonzepts und die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) verantwortlich.

Doch was heißt das genau?
Im Detail geht es um die Bewirtschaftung von Batterien mobiler Landmaschinen mit Grid-Plug-In-Funktionalität im Umfeld landwirtschaftlicher Betriebe mit einer eigenen elektrischen Energieerzeugung wie beispielsweise einer Photovoltaik- oder eine Biogasanlage. Mit dem Fokus auf Smart Grid beziehungsweise Smart Rural Grid sollen Erkenntnisse für das Energiesystem der Zukunft gewonnen werden, zum Beispiel, welche neuen Geschäftsmodelle möglich sind. Denkbar wären Netzdienstleistungen oder zeitvariable Tarife für landwirtschaftliche Betriebe.

Jetzt stellen Sie sich wahrscheinlich die Frage: Warum ein Bauernhof? Nun, landwirtschaftliche Betriebe nehmen für die Nutzung erneuerbarer Energien und die Bereitstellung von Systemdienstleistungen für das Netz eine wichtige Rolle ein. Vor allem die großen Dach- und Freiflächen sowie die Nutzung von Biomasse und Gülle bieten ein hohes Potenzial zur Stromerzeugung.

Und was macht VOLTARIS?
Wir sind im Projekt SESAM verantwortlich für die Erstellung des Messkonzepts und der IKT. Dafür wurden intelligente Messsysteme an unterschiedlichen Messpunkten installiert, wobei die Herausforderung darin lag, die Energiedaten ohne Unterbrechung bereitzustellen. Weiterhin untersuchen wir auch mehrere Kommunikationswege wie Powerline oder LoRa WAN im Mix. Die Ergebnisse aus dem Projekt werden für Netzbetreiber im ländlichen Raum hochinteressant sein. Mehr Infos gibt es hier: https://voltaris.de/forschungsprojekte/designetz/