Intelligente Steuerung für das Management erneuerbarer Energien in einem ganzen Quartier

Sonnenkollektoren, Wärmepumpten, Batterien: Immer mehr moderne Wohnhäuser werden mit Anlagen zur Erzeugung oder Speicherung von Wärme, Strom und Gas ausgerüstet, die mit dem Stromnetz verbunden sind. Auf der Stufe eines ganzen Quartiers bilden diese dezentralen und intermittierend arbeitenden Systeme ein komplexes Netzwerk, das in zunehmendem Masse Verbrauchselemente wie öffentliche Elektrofahrzeugparks integriert.

Wie lässt sich der Betrieb dieser Multi-Energie-Systeme steuern und die Verbrauchskosten optimieren? Soll die Energie dann verbraucht werden, wenn sie erzeugt wird? An das Netz verkauft werden? Oder für einen späteren Einsatz gespeichert werden? Und wie lassen sich die verschiedenen Energiequellen unter den Verbrauchern verteilen, wenn es sich um Eigenverbrauchsgemeinschaften handelt?

Ein Dirigent, der die Produktion und den Verbrauch überwacht

Das CSEM hat ein intelligentes und vorausschauendes Steuerungssystem entwickelt, das diese Fragen in Echtzeit klärt. Die für Laien bestimmte Software basiert auf Wettervorhersagen, der verfügbaren Infrastruktur, Verbrauchsgewohnheiten der Anwohner und Energiekosten auf dem Markt. Die Plattform namens Maestro funktioniert somit wie ein Dirigent, der die Ressourcen autonom verwaltet und die Kosten reduziert. Mit Hilfe eines Online-Simulators, der auf dem Energieverbrauch der Bewohner eines Gebäudes mit acht Familienwohnungen basiert, kann die Plattform hier getestet werden.

Den bestmöglichen Zeitpunkt für Energieverbrauch bestimmen

«Alle Entscheidungen, die das Steuerungssystem trifft, sind mit einem Kostenoptimum verbunden», erläutert Tomasz Gorecki, einer der CSEM Ingenieure, der das System entwickelt hat. «Ist beispielsweise die Photovoltaik-Anlage in Betrieb, kann die Steuerung bestimmen, ob es besser ist, Ihr Elektrofahrzeug zu laden, die Energie zu speichern oder sie an das Netz zu verkaufen. Die Plattform funktioniert für einzelne Haushalte, könnte sich aber vor allem für Eigenverbrauchsgemeinschaften eignen, die gemeinsam verschiedene erneuerbare Energiequellen für mehrere Haushalten nutzen», ergänzt er. In Zusammenarbeit mit der Firma Soleco (siehe Kästchen) wurde das Steuerungssystem bereits erfolgreich in zwei Einfamilienhäusern installiert. ZurZeit laufen Gespräche über die Ausstattung eines im Bau befindlichen Quartiers in Zürich. Darüber hinaus wurde MAESTRO auch am IFAC World Congress in Berlin vorgestellt.

Und so funktioniert’s:

Die Plattform ist einfach zu bedienen und lässt sich problemlos an jedes Quartier anpassen. Zu Beginn werden Parameter wie die Flächen der Photovoltaik Anlage und der Gebäude, die Speicherkapazitäten der Batterien, aber auch die Vorlieben der Nutzer und die zu beachtenden Prioritäten in einem Planungstool erfasst.

Die über Sensoren gewonnenen Daten zur Energieproduktion der Anlagen werden auf die Cloud gesendet, wo die MAESTRO Software automatisch die verschiedenen möglichen Verbrauchsentscheidungen vergleicht und die wirtschaftlich vorteilhafteste ermittelt. Die Steuerungsplattform sendet ihre Anweisungen an den Rechner zurück, der sie vor Ort umsetzt.

Weiter ist Maestro in der Lage, Komponenten wie Heizkessel, Wärmepumpen und Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu integrieren, aber auch Sonnenkollektoren, Windturbinen, Power-to-Gas Systeme, Wärmespeicheranlagen und vieles mehr.

Die Firma Soleco aus Maur im Kanton Zürich hat 2018 zusammen mit seinen Geschäftspartner Geminise und Vela Solaris den CSEM Digital Journey Award gewonnen. Damit erhielten sie technologisches Fachwissen in Höhe von CHF 100’000, um eine wegweisende digitale Idee zu realisieren. Die Zusammenarbeit hat zur Entwicklung eines Multi-Energie-Managementsystems geführt, das nun zwei Einfamilienhäuser der Gemeinde Maur ausstattet. Die Steuerung soll demnächst in einem Mehrfamilienhaus der gleichen Region in Betrieb genommen werden.

Das MAESTRO Projekt wurde ursprünglich im Rahmen des Europäischen Projektes PENTAGON entwickelt, mit dem Ziel, hochmoderne Computerprogramme für das Management erneuerbarer Energien zu schaffen.

Weiterführende Informationen und Online-Simulator: https://www.csem.ch/…