Neues Einsparpotenzial durch intelligente Energiesysteme

11.9.2019

Intensive Betriebsprozesse verursachen hohe Lastspitzen im Energieverbrauch und damit verbundene Kosten. Bisher erfordert die Senkung dieser Ausgaben immer noch den Eingriff in bestehende Betriebsabläufe. Das neuartige elektrische Energiesystem des Fraunhofer IISB zeigt eine Alternative zur Lastspitzenreduktion auf.

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Im Rahmen des Forschungsprojekts »SEEDs« konnte eine Möglichkeit zur Lastspitzenreduktion entwickelt werden.

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Validierte Softwarealgorithmen der MATLAB-App berechnen die optimalen Parameter für die Reduktion von Lastspitzen und demonstrieren das Energieeinsparpotenzial.

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Intelligenter Energiespeicher erzielt Erfolge in der Lastspitzenreduktion.

Im Rahmen des Energieforschungsprojektes »SEEDs« entwickelten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB ein Batteriesystem mit einer Speicherkapazität von 60 kWh und integrierten es in das institutseigene Gleichstromnetz in Erlangen. Ohne in die bestehenden Arbeitsprozesse einzugreifen, konnten die Lastspitzen mit Hilfe intelligenter Algorithmen erfolgreich um ca. 10 % reduziert werden.

Funktionsweise und Leistungsspektrum

Für die optimale Nutzung des dezentralen Batteriespeichers haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Algorithmus entwickelt. Dieser ermittelt die benötigte Batterieleistung zur Lastenreduktion und reagiert zudem flexibel auf wechselnde Strompreise. Für eine anwendungsfreundliche Nutzung sorgt die ebenfalls entwickelte MATLAB-Application mit grafischer Benutzeroberfläche, die auch zur Auslegung und wirtschaftlichen Bewertung der Lastspitzenreduktion dient. Darüber hinaus können individuelle Erweiterungen mit zusätzlichen Komponenten, wie beispielsweise ein Blockheizkraftwerk mit Wärmespeicher im Algorithmus berücksichtigt werden.

Erste erfolgreiche Praxistests

Die Praxis-Ergebnisse am Fraunhofer IISB zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit vorher durchgeführten Simulationen und sind grundsätzlich auf andere Verbraucher übertragbar. Die Integration elektrischer Batteriespeicher zur Lastspitzenreduktion wurde somit erfolgreich in der eigenen Infrastruktur getestet. Zusätzlich konnte gemeinsam mit einem kommerziellen Anbieter von Batteriespeichern bereits eine Lösung für einen Industriekunden erarbeitet werden.

Ausblick

Mit den Algorithmen des Fraunhofer IISB können nicht nur Batteriesysteme bedarfsgerecht ausgelegt und optimal für die Lastspitzenreduktion genutzt werden. Ebenso lassen sich individuelle Erweiterungen mit zusätzlichen Komponenten berücksichtigen, bspw. ein Blockheizkraftwerk mit Wärmespeicher. Eine weitere Überlegung ist es, Infrastrukturanlagen zur Bereitstellung von Wärme und Kälte mittels thermischer Speicher zu flexibilisieren und in die Lastspitzenreduktion zu integrieren. Im Vordergrund der Arbeiten steht dabei stets die Übertragbarkeit auf andere Energiesysteme für eine möglichst breite Anwendung der Maßnahmen zur Lastspitzenreduktion.