RWTH Aachen | Urban Energy Lab 4.0

 Das Urban Energy Lab 4.0 der RWTH Aachen ist ein aus Mitteln des Landes NRW und des EFRE gefördertes Forschungsinfrastrukturprojekt zum Aufbau einer einmaligen und hoch vernetzten Infrastruktur für die Konzeption und Analyse neuer urbaner Energieversorgungskonzepte.



Mobiler Prüfstand
Flexibel neue Geräte testen.

Batteriespeicher, PV-Anlagen und Ladegeräte für Elektroautos sind nur ein paar Beispiele für neue Endkundengeräte, die in den letzten 20 Jahren Einzug in unsere Häuser gefunden haben. Und mit immer smarteren Gebäuden mit gleichzeitig steigender Energieeffizienz ist nicht damit zu rechnen, dass sie die letzten gewesen sind. Ziel des mobilen Prüfstandes ist es, möglichst viele bekannte und noch zu entwickelnde, „smarte“ Geräte flexibel testen zu können. Realisiert wird dieses Ziel mithilfe eines mobilen Netzemulators.


Mobiler Netzemulator

Um flexibel Geräte des Smart Grids testen zu können entwickelt das Institute for Power Generation and Storage Systems am E.ON Energy Research Center einen mobilen Prüfstand. Mit 120 kW Leistung und Kommunikationsschnittstellen sowohl zu Echtzeitrechnersystemen, als auch zu Cloud basierten Netzsimulationen, können flexibel auch große Stromverbraucher und -erzeuger angeschlossen und getestet werden. Im Rahmen der Prüfstandsentwicklung werden in einem ersten Schritt Anforderungen an die Dynamik und die Stabilität des im Netzemulators enthaltenen Umrichters definiert und anschließend wird eine Topologie mit den entsprechenden Eigenschaften gewählt und aufgebaut. Im Fokus steht dabei vor allem die Gewährleistung einer möglichst hohen Spannungsqualität, da nur so eine isolierte Betrachtung der Reaktion der zu testenden Geräte auf verschiedene Netzzustände möglich ist. Als erstes Demonstrationsobjekt wird in diesem Projekt ein handelsüblicher PV-Heimspeicher getestet.


Photovoltaik-Heimspeicher

Photovoltaik(PV)-Heimspeicher haben in den vergangenen Jahren eine beeindruckende Entwicklung hingelegt. Während die Gesamtzahl der installierten Systeme erst in der zweiten Jahreshälfte 2015 die 30.000er-Marke geknackt hat, wurde 2018 bereits der 100.000e installierte Speicher gemeldet und eine weitere hochdynamische Marktentwicklung ist abzusehen. Da die Leistungen der Speicher oftmals größer sind als der durchschnittliche Verbrauch eines Haushalts, werden diese Systeme die Stromnetze besonders auf Verteilnetzebene massiv beeinflussen. Denkbar ist z.B. dass Speicher vor Ort netzstützend wirken und so einen verstärkten Ausbau der PV-Stromerzeugung ohne negativen Auswirkungen auf die Netze ermöglichen. Alternativ könnten aber viele gleichzeitig agierende Speicher das Verteilnetz auch vor echte Probleme stellen, z.B. wenn alle Systeme gleichzeitig laden, um günstige Börsenstrompreise zu nutzen. Diese Einflüsse zu untersuchen ist das Ziel des Pilottests in Rahmen des Teilprojektes InFIS. Dazu wurde ein Speichersystem getestet und die Kommunikationsprotokolle des Speichers mit den Leistungssensoren analysiert. Damit ist der Speicher flexibel und mobil an den Netzemulator anbindbar und kann in eine beliebige Simulationsumgebung eingebunden werden, solange ein Signal an ein lokales Python-Programm übergeben werden kann.