Smart Grids sind autarke Netze, die mit selbsterzeugter, regenerativer Energie arbeiten
Die Versorgung mit selbst erzeugter, elektrischer Energie funktioniert auch im Gewerbe: mit kleinen, intelligenten Stromnetzen, die erneuerbare Energien aus Sonnen- oder Windkraft in lokalen Systemen verteilen. Das Projekt “lokSMART Jetzt!” 2 aus dem BMWi-Technologieprogramm “IKT für Elektromobilität” hat jetzt bewiesen, dass die dezentrale Energiegewinnung und -nutzung auch im Gewerbe Kosten und CO2 spart und sogar das zentrale Verteilnetz entlastet.
Zwei Betriebe aus dem rheinischen Hilden, die Bäckerei Schüren und das Planungsbüro Koenzen, außerdem der Eventgastronom VillaMedia aus Wuppertal gewinnen und speichern dabei ihre Energie vorrangig aus regenerativen Quellen und rufen diese bei Bedarf aus Hochvoltspeichern wieder ab. Als Energiequellen dienen diverse Photovoltaikanlagen, Erdwärmetauscher, Kleinstwindradanlagen sowie hocheffiziente Blockheizkraftwerke (BHKW). Zentrale Bausteine des lokSMART Jetzt!-Systems sind außerdem bidirektionale Schnellladesäulen und Elektroautos sowie ein intelligentes Energiemanagementsystem (EMS).
Nach den Erfahrungen des Konsortiums sind alle getesteten Systeme größenskalierbar und damit sowohl für den privaten wie den gewerblichen Sektor ab sofort einsetzbar und bereit für die Entwicklung in Großserie. Auch neue Geschäftsfelder in der Automobil- und Energiewirtschaft sind denkbar.
“Das rückspeisefähige, bidirektionale, Laden ist derzeit ein großes Thema mit vielen Ankündigungen, aber lokSMART ist die einzige laufende bidirektionale gewerbliche Gleichstrom-Anwendung in Deutschland”, blickt Dr. Uwe Koenzen vom lokSMART Jetzt!-Konsortium auf die vergangenen Jahre zurück. “Schon lange gibt es Vorstellungen, regenerative Energie lokal zu erzeugen, sie in Batterien und Fahrzeugen zu speichern und bei Bedarf wieder abzurufen. Doch damals war klar, dass diese Methode über größere Gebiete hinweg im öffentlichen Verteilnetz einen sehr langen zeitlichen Vorlauf brauchte”, sagt Koenzen.
Die Lösung für dieses Problem: Lokale, intelligente Verteilnetze mit stationären und mobilen Speichern, die auch unabhängig vom öffentlichen Stromverteilnetz arbeiten. Aus dieser ursprünglichen Idee ist der Projektname “lokSMART Jetzt!” abgeleitet, es ist eine Abkürzung für “Lokale Smart Grids Jetzt!”
Im Zentrum des Projekts “LokSMART Jetzt! 2”, das gerade abgeschlossen wurde, stehen die lokalen Smart Grids, also ein System intelligenter Stromerzeugung und Stromverteilung. Da der Strom aus erneuerbaren Energien volatil ist, braucht ein solches System exakte Steuerungs- und Regelsysteme für die Anlagen der Photovoltaik, der Windräder, der Kraft-Wärme-Kopplung oder anderer regenerativer Quellen. Damit der gewonnene Strom gespeichert und bei Bedarf zur richtigen Zeit und in erforderlicher Menge auch wieder abgegeben werden kann, benötigt ein solches System zudem schnellladefähige, bidirektionale stationäre und mobile Pufferspeicher. Um diese Speicher richtig zu dimensionieren, wurden die energetischen Bestandssysteme und logistische Anforderungen vorab sehr genau geprüft.
Filialnetz-Logistik beim Handwerksbäcker “Ihr Bäcker Schüren”
Prototypisch funktioniert das lokale, autarke Smart Grid bei der Bäckerei Schüren. Da die Bäckerei in den Abendstunden und vor allem früh morgens produziert und viel Strom fürs Backen und Kühlen braucht, tankt sie tagsüber Energie aus der Sonne, speichert diese und stellt sie über mobile und stationäre Speicher der Produktion zur Verfügung. Die mobilen und bidirektionalen Speicher der Elektro-Lieferfahrzeuge geben dabei automatisch jeweils nur so viel Strom ab, dass sie am nächsten Morgen die 18 Filialen und einige Grußkunden beliefern können. Die Liefertouren liegen dabei zwischen 45 und 150 Kilometern. Im Sommerhalbjahr deckt die Solarerzeugung mehr als 90 Prozent des Fahrstroms, im Winter rund zehn Prozent.
Als Energiequelle nutzt die Bäckerei Schüren drei Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von insgesamt 154 kWp. Zwei bidirektionale Outdoor-Ladesysteme mit stationären Pufferspeichern versorgen mal die Fahrzeuge, mal die Backstube mi Strom. Die Ladestationen ermöglichen sowohl unidirektionales CCS- als auch bidirektionales Laden.
“Wir sind bereit für Smart Grids”
Bei lokSMART Jetzt! 2 hat sich gezeigt, dass eine gezielte und effiziente Nutzung von Energie aus regenerativen Quellen auch im Gewerbe möglich und sinnvoll ist. In stationären Batterien lässt sich bequem elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen speichern. Und die bidirektionale Gleichstromladesäule lädt und entlädt Elektrofahrzeuge effizient – dank Gleichstromtechnologie mit hohem Gesamtwirkungsgrad bei geringen Wandlungsverlusten.
Das intelligente, eigens entwickelte Energiemanagementsystem (EMS) ermöglicht eine automatisierte, bedarfsgesteuerte Bewirtschaftung stationärer und mobiler Speichersysteme und kann damit Einspeise- und Lastspitzen abfangen. Somit wirkt das Smart Grid-System von lokSMART netzstabilisierend und netzentlastend. Künftig können viele lokale Smart Grid-Zellen, die sich wechselseitig unterstützen miteinander verknüpft werden. Dieser zelluläre Ansatz kann dazu beitragen, den Ausbau der Netzinfrastruktur erheblich zu minimieren. “Wir sind mit unseren Entwicklungen de facto “bereit für Smart Grid”. Wir können also – sobald die entsprechenden Normen finalisiert sind – über einfache Softwareanpassungen reagieren und sind so zukunftsfähig”, so Uwe Koenzen von lokSMART Jetzt!
Weitere Informationen zu “IKT für Elektromobilität”:
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Im Technologieprogramm “IKT für Elektromobilität”: Einbindung von gewerblichen Elektrofahrzeugen in Logistik-, Energie und Mobilitätsinfrastrukturen” fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) von 2016 – 2022 derzeit 21 Pilotprojekte mit ganzheitlichen Lösungskonzepten und beispielhaften Systemlösungen, die Technologien, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle integrativ berücksichtigen.
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