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Resultate
lm Rahmen dieses Projektes werden Grundlagen, Strategien und Komponenten erforscht, entwickelt und unter kontrollierten Bedingungen verglichen, um den Eigenverbrauch in intelligenten Gebäuden mittels Energiemanagementsystemen unter Berücksichtigung des gesamten Netzverhaltens so zu optimieren, dass eine optimale lntegration von Prosumenten in Verteilnetze ermöglicht wird. Zudem werden die sozio-ökonomischen Auswirkungen des Verhaltens einer grösseren Gruppe von Prosumenten mit ihren individuellen Optimierungsalgorithmen auf das Verteilnetz und auf die bestehenden Geschäftsmodelle von Verteilnetzbetreibern identifiziert und analysiert.
Im BFH-Zentrum Energiespeicherung in Biel wurde ein Hardware-In-The-Loop (HIL) Prüfstand eingerichtet, welcher es ermöglicht, das Zusammenspiel verschiedener Hardwarekomponenten eines Prosumenten in einer realistischen Umgebung zu testen. Der Prüfstand unterstützt die Analyse, den Vergleich und die Entwicklung von Systemkomponenten unter kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen.
Dedizierte Tests an drei Energiemanagementsystemen (EMS) für typische Einfamilienhäuser zusammen mit Heimspeicherlösungen verschiedener Hersteller wurden durchgeführt und bewertet, um Verbesserungspotenziale zu identifizieren. Es wurde festgestellt, dass aus rein wirtschaftlicher Sicht der Einsatz von Energiemanagement-systemen zur Erhöhung des Eigenverbrauchs für Einfamilienhäuser nicht sinnvoll erscheint. Eine korrekte Planung und Dimensionierung von Anlagenkomponenten oder die Implementierung effizienter Algorithmen zur Wärmepumpenregelung könnte bestehende Optimierungspotenziale besser ausschöpfen. Darüber hinaus würde die Standardisierung der Steuerungsschnittstellen für Wärmepumpen wesentlich dazu beitragen, das vorhandene Optimierungspotenzial zu nutzen. Bei stationären Batteriesystemen reichen einfache Regelalgorithmen, wie sie heute direkt in Haushaltsspeicherlösungen integriert sind, völlig aus, um den Eigenverbrauch zu erhöhen.
Mit Hilfe von Simulationen und Labormessungen wurde untersucht, wie EMS dazu beitragen können, die Stabilität des Verteilnetzes zu erhalten oder zu verbessern und unter welchen Anforderungen dies erreicht werden kann. Dazu wurde ein Teilnetz der BKW simuliert und ausgewertet. Die Simulationen haben gezeigt, dass der Anstieg der Spannung durch die PV-Leistung mit Hilfe eines EMS zur Erhöhung des Eigenverbrauchs (im Vergleich zur Situation ohne EMS) um fast 6% gedämpft werden kann. Bei einem EMS zur Verbesserung der Netzstabilität kann die maximale Spannung jedoch je nach Konfiguration des EMS nur um bis zu 3% reduziert werden.
Die sozioökonomischen Auswirkungen einer Vielzahl von Prosumenten wurden durch dynamische Modellierung identifiziert. Das Modell zeigt, dass der steigende Anteil von Photovoltaik- und Batteriespeichersystemen den Strombedarf der Haushalte aus dem Netz bis 2050 um 9% senken wird. Darüber hinaus wird gezeigt, dass der Anstieg der Elektrofahrzeuge (EV) den Stromverbrauch der Haushalte aus dem Netz bis 2050 um 8% erhöhen könnte.