Kluge und dezentrale Stromnetze

Lokale Netzwerklösung für globale Energiewende: Prinzip von Micro Smart Grids (Bild: Fh.-IAO)

Lokale Netzwerklösung für globale Energiewende: Prinzip von Micro Smart Grids (Bild: Fh.-IAO)

Bis zum Jahr 2050 soll der überwiegende Teil der Energie in Deutschland aus erneuer­baren Quellen wie Wind oder Sonne stammen. So lautet das ehrgeizige Ziel der Bundes­regierung in Sachen Energie­wende. Die Vorteile regene­rativer Energien liegen auf der Hand: sie sind unerschöpflich, tragen zu Umwelt- und Klimaschutz bei und können dauerhaft Preis­stabilität bieten. Doch der Umbau der kompletten Energie­versorgung stellt uns vor große Heraus­forderungen hinsichtlich der Netz­stabilität und Versorgungs­sicherheit. Diese erfordern neue Techno­logien und skalierbare Lösungs­ansätze. Mit dem „Fraunhofer IAO Micro Smart Grid“ verfolgt das Institut einen dezentralen Ansatz zur Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch. Es gewährleistet damit die lokale Versorgungs­sicherheit und eine netzschonende Anbindung an die über­geordneten Stromnetze. Durch das zukünftige Zusammen­wachsen von Micro Smart Grids kann der Umbau der Energie­systeme zum ganz­heitlichen Smart Grid in kleinen, bedarfs­gerechten Schritten erfolgen.

Mit den Anlagen am Institut kann das Forschungs­team schon heute das zukünftig notwendige intelligente Energie­management anhand des lokalen Szenarios testen. Ort des Geschehens ist das Parkhaus des Fraunhofer-Instituts­zentrums in Stuttgart, Mitspieler sind die verschiedenen Erzeuger, Speicher und Verbraucher auf dem Forschungs­gelände. Dazu zählt eine Lade­infra­struktur für Elektro­fahrzeuge mit über 30 Ladestationen sowie mehrere Gleich­strom-Schnell­ladestationen mit bis zu 150 kW Leistung pro Fahrzeug. Der komplette Fahrstrom wird von einer Photovoltaik­anlage lokal auf dem Dach des Parkhauses produziert. Erzeugung und Verbrauch können dabei mit Hilfe eines Lithium-Ionen-Batterie­speichers optimal aufeinander abgestimmt werden. Der Clou dabei: alle Komponenten werden unter wissenschaft­licher Begleitung im realen Alltags­betrieb genutzt. „Herzstück unseres Micro Smart Grid ist die selbst entwickelte Steuerung“, erläutert Projektleiter Florian Klausmann und ergänzt: „Über dieses Energie­management­system können wir alle Energie­erzeuger, -speicher und -verbraucher hin­sichtlich verschiedener Optimierungs­ziele ansteuern und überwachen.“

Die Realdaten ermöglichen es dem Forschungs­team, praxisnah verschiedene Anwendungs­szenarien zu testen aber auch über Simulations­schnitt­stellen zukünftig mögliche Betreiber­modelle, z. B. mit dynamischen Strompreisen oder einer prognose­basierten Anlagen­führung, schon heute zu evaluieren. „Unternehmen oder Kommunen profitieren von höherer Versorgungs­sicherheit und können Lastspitzen ausgleichen. Für Energie­versorger können Micro Smart Grids einen Beitrag zur Netz­stabilität leisten oder sogar eine Alternative zum Netz­ausbau darstellen“, betont Instituts­leiter Wilhelm Bauer.

Ebenfalls ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Energiewende ist der Einsatz inno­vativer Techno­logien: Ganz neu im Fraun­hofer IAO Micro Smart Grid ist der europaweit erste LOHC-Wasser­stoffspeicher (Liquid Organic Hydrogen Carrier). Bei dieser Technologie wird Wasser­stoff molekular in einem Trägeröl gebunden. Somit entfallen aufwändige Druck­speicher oder Kühl­anlagen für Flüssig­wasserstoff. Mit 2.000 kWh Speicher­kapazität stellt der LOHC-Wasser­stoffspeicher im Micro Smart Grid einen Langzeit­speicher dar, der über eine Brennstoffzelle an die Strom­versorgung angebunden ist. Bei zukünftig zu erwartenden massiven Stromüber­schüssen im Zuge der Energie­wende können LOHC-Speicher die Abregelung von erneuer­baren Energie­quellen verhindern. Instituts­leiter Bauer sagt: „Das Micro Smart Grid ist auch ein wesentlicher Baustein auf dem Weg zu einer emissions­freien, vernetzten und elek­trischen Mobilität. Durch unsere Forschung helfen wir Unternehmen und Kommunen dabei, diese zukünftigen Mobilitäts­formen in die Fuhrparks und das zugehörige Energie­system zu integrieren.“ (Quelle: Fh.-IAO)

Link: Fraunhofer IAO Micro Smart Grid, Stuttgart

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