Projektergebnisse - SolarLAGO

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Projektergebnisse - SolarLAGO
Projektergebnisse
Projektergebnisse - SolarLAGO
Agenda
    13.30 Uhr    Begrüßung, Vorstellung des Projektes
    13.40 Uhr    Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse
    14.10 Uhr    Der Virtuelle Demonstrator: Realistische Systemuntersuchungen in Sekundengenauigkeit
      Kurze Pause
    14.30 Uhr    Quartierstrom und Messstellenbetrieb, Bericht aus der Praxis
    14.50 Uhr    Intelligente Steuerung von Geräten in der Praxis
    15.20 Uhr    Die weltweit erste Wärmepumpe, die direkt auf Preissignale reagiert
      Kurze Pause
                                                                                          Bitte stellen Sie Fragen zwischendurch im Chat
    15.30 Uhr    „Smart Grids, kann man das essen?“ - Feedback der Nutzer                 oder Aktivieren Sie die Handmeldung, wenn
    15.40 Uhr    Die nächsten Schritte: Das intelligente Stromsystem                      Sie persönlich eine Frage stellen wollen.

    16.00 Uhr    Moderierte Diskussion: Fragen und Antworten
    16.30 Uhr    Ende der Veranstaltung

2   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                   Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Projektergebnisse - SolarLAGO
Agenda
    13.30 Uhr    Begrüßung, Vorstellung des Projektes
    13.40 Uhr    Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse
    14.10 Uhr    Der Virtuelle Demonstrator: Realistische Systemuntersuchungen in Sekundengenauigkeit
      Kurze Pause
    14.30 Uhr    Quartierstrom und Messstellenbetrieb, Bericht aus der Praxis
    14.50 Uhr    Intelligente Steuerung von Geräten in der Praxis
    15.20 Uhr    Die weltweit erste Wärmepumpe, die direkt auf Preissignale reagiert
      Kurze Pause
                                                                                          Bitte stellen Sie Fragen zwischendurch im Chat
    15.30 Uhr    „Smart Grids, kann man das essen?“ - Feedback der Nutzer                 oder Aktivieren Sie die Handmeldung, wenn
    15.40 Uhr    Die nächsten Schritte: Das intelligente Stromsystem                      Sie persönlich eine Frage stellen wollen.

    16.00 Uhr    Moderierte Diskussion: Fragen und Antworten
    16.30 Uhr    Ende der Veranstaltung

3   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                   Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
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Der Ausgangspunkt:
    Die Energiewende am Beispiel von Allensbach

                                  Klimaplan Allensbach
                                  Szenario 2030 (-75% CO2 ggü.                 2020)
                                                                            Windkraft       5 MW
          7084 Einwohner (2019)
          Fläche: 26,54 km2                                         Photovoltaik       13 MW
          267 Einwohner / km2                                         (0,5 % der Gemeindefläche)
                                                                                                                 Preisverleihung 2010
                                                                                                                 „Klimaneutrale Kommune“

                                                        BHKW             Σ 4 MWel
                                                        Wärmepumpen      Σ 7 MWth
                                                        E-Ladestationen Σ 11 MW
                                                        5% Wärmeerzeugung aus Holz, Biogas etc.
                                                                                                                 C/Sells 2020
                                                                                                                 „Partizipationszelle“

4   23.06.2022    SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                             Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
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Stromerzeugung Deutschland 2021/2040
    Das Speicherproblem der Energiewende
                                                               2021
                                                                                                        Ausschnitt 2021

                                                       Prognose 2040
                                                                           Die pro Jahr gespeicherte Energie der
                                                                           Pumpspeicherkraftwerke (ca. 8 TWh) ist fast
                                                                           vernachlässigbar, obwohl sie ca. 2000 (!)
                                                                           mal größer ist als die aktuelle Speicherung
                                                                           durch Batterien (ca. 3 GWh).

                                                                           Gute Nachricht:
                                                                           Wind und Sonne ergänzen sich über das Jahr

5   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                   Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
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Elektrogeräte als „virtuelle Batterien“
           Beispiel zur Veranschaulichung

                                                                                                                                                                                        Wassererhitzer
                                                                                                                                                                                        Klima/Lüftung
                                                                                                                                                                                        Ofen und Herd

                                                    Angebot erneuerbare Energie                                                            Angebot erneuerbare Energie
                                                                                                                                                                                        Trockner
                                                                                                                                                                                        Waschmaschine
                                                                                                                                                                                        Umwälzpumpe
Leistung

                                                                                              Leistung
                                                                  Strombedarf
                                                                                                                                                                                        Geschirrspüler
                                                                                                                                                                                        Kühlschrank
                                                                                                                                                                                        Gefrierschrank

           00:00    03:00     06:00      0900    12:00    15:00    18:00     21:00    00:00              00:00   03:00   06:00   0900   12:00   15:00     18:00   21:00   00:00

                                                                                          Uhrzeit                                                                             Uhrzeit
             EU-Durchschnitt typischer Beispielhaushalt, Studie der Universität Bonn
             https://ec.europa.eu/energy/intelligent/projects/sites/iee-projects/files/projects/documents/smart-a_synergy_potential_of_smart_appliances.pdf

6          23.06.2022                 SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                                                Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Projektergebnisse - SolarLAGO
Sektorkopplung für mehr Effizienz –
    und für mehr „virtuelle Batterien“

      Elektrogeräte und Anlagen         Wärmepumpen                              BHKW und Brennstoffzellen                Elektrofahrzeuge
      •   Lastverschiebung als          •  Energiespeicherung über Wärme         •  Strom- und wärmegeführt               •   75% weniger Energieverbrauch als
          „virtuelle Batterie“          •  4 x effizienter als Gas-Brennwert     •  Effiziente Wärmenutzung                   Benzin oder Diesel
      •   Regelleistung möglich                                                  •  Hohe Vorlauftemperaturen              •   Smartes Laden - „virtuelle“ Batterie

          Strom                                                                                                                Flexibilitätspotential
                                                                 Effizienzgewinne bei           80%
                                                                 Wärme und Verkehr                                 50%         in Summe fast 80%
          Wärme                                                                                                                (80% des zukünftigen Strombedarfs
                                                                                                                               kann über „virtuelle Batterien“
          Verkehr                                                                                                              verschoben werden)
                                                   Anteile aktuell am                                              Anteile im elektrifizierten Szenario
                                                                                                 100%
                                                   Energieverbrauch

7   23.06.2022      SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                     Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Projektergebnisse - SolarLAGO
Demonstrations-Liegenschaft in Allensbach
    „Dübelhölzle“ Fertigstellung 2021
                                                                         Vertragspartner Förderprojekt

                                                                        assoziierte Partner

                                                                         unterstützende Partner

                                                                                                                     und
                                                                                                                     weitere ...

8   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare   Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Projektergebnisse - SolarLAGO
Demonstrationsprojekt SoLAR
    Echtzeitmarkt mit Preisen aus dem Netzzustand
                                                                                                                                   Alle Geräte
                                                                                                                                   reagieren individuell
         Preissignal                                                                                                               auf das Preissignal
                  viel Strom
                                                              -1 bis + 1
                                                                            Zeit
                               aus Netzzustand,
         wenig Strom           z.B. Frequenz, Spannung, Strom ..…
                               in SoLAR: Leistungsbilanz der Kundenanlage

                 aus
          Strompreis = Basispreis - BI * Flexibilitätsbonus

                                                                                           BI
                                                  ggf. BI von extern

    Netz- und Marktgleichgewicht werden gleichzeitig ermittelt

9   23.06.2022         SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                         Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Projektergebnisse - SolarLAGO
Demonstrations-Liegenschaft
     Grundriss, flexible Geräte
                        BI                                                                                        • 9 Häuser mit 25 Wohneinheiten
                                                                                                                  • KfW 40 Dämmung (Neubauten)
                                             Preissignal BI                                                       • 14 PV-Anlagen (S 88 kWp)
                                             aus Residuallast P
                                                                                                                  • 12 Wärmepumpen 5 kWth (Grundwasser)
                                                                                                                  • 1 BHKW 21 kWel, 46 kWth
                                                                                                                  • Ladestationen für Elektrofahrzeuge
                                              Nord                                                                • Batteriespeicher (DHH, KfW 40+)
                                                                                                                  • flexible Haushaltsgeräte für 25 Wohneinheiten
                                                                                                                    (z.B. Waschmaschine, Geschirrspüler, Trockner,
                                                                                                                    Kühlschrank, Gefrierschrank)

                                                                                                                     Potential: über 130 flexible Geräte

                                                                                                                    Geschäftsmodell: Quartierstrom
                                                                    62 flexible Geräte in der finalen               Forschung: Echtzeittarif
     Bestandsgebäude                                              Ausbaustufe der Realdemonstration

10   23.06.2022    SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                          Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Netzzellen in der Demonstration
     Kundenanlage und Einfamilienhäuser als Netzzellen
                                                                  Verteilnetz                 Meta-Zelle
                                                                                                                      Verteilnetz (Meta-Zelle)
                                                                                  BI                                                BI aus Leistungsbilanz zwischen
                                                                                                                                    Verteilnetz und Kundenanlage
                                        BI                                                             Zelle                 BI
                                                                                                                                    Ziel: max. Eigenversorgung
                                   BI                                                                                               Basis: EEG Mieterstrom
                                        BI                                Kundenanlage
                       BI                          BI
                             BI                         BI
                                                                                                                     Kundenanlage (Zelle)
                                             BI
             BI                                   BI
                  BI
                                                                         BI                                                         BI aus Leistungsbilanz zwischen
                                  BI
                                                                                            BI                                      Kundenanlage und Einfamilienhaus
                                        BI                                                                                   BI     Ziel: max. Eigenversorgung
                                                                        EFH                                                         Basis: EEG Eigenversorgung
                                                                                           EFH                             EFH (Sub-Zelle)
                                                                        Sub-Zellen
                                                                                                                         Die Sub-Zellen berücksichtigen
                                                                                                                         sowohl das Preissignal der Zelle als
                                                                                                                         auch ihr eigenes Preissignal. Zellen
                                                                              Zellschema                                 können beliebig kaskadiert werden.

11   23.06.2022             SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                            Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Energiemanagement mit Balance Indicator
          Szenario Sommer (geringer Energieanteil flexibler Wärmeerzeuger)
                                                                   Balance-Indikator
                                                             Wird gebildet aus Netzbezug bzw.
                                                             Netzeinspeisung in Bezug auf die
                                                             Nennleistung des Netzanschlusses                                                                  BHKW
                                                               des Quartiers (Kundenanlage)
                                                                                                                                                            100%
                                                                                                                         optimaler
                                                                     Stromerzeuger                                       Betriebs-                      Eigennutzung
                                                                                                                         zeitpunkt
                                                              Stromerzeugung der PV-Anlagen
                                                                 (  ) und des BHKW (    )

                                          wärmegeführt                                          Easy Smart Grid
     24                                            24                                           24

                                                                   S Wärmepumpen                                        instantane
     12                                            12
                                                              Die Grafik zeigt die Summe der
                                                                                                12                       Reaktion
                                                                  Leistungsaufnahmen der                                auf Wolken                         Wärmepumpen
     0                                              0
                                                               Wärmepumpen in 12 Häusern        0                                                           100%
                                                                                                                                                           PV-Strom
                                                                     Wärmepumpen                                         optimaler                         Peak-Leistung
                                                                Einzelschalthandlungen der                               Betriebs-
                                                               Wärmepumpen in 12 Häusern                                  bereich
                                                                       (Warmwasser)

12        23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                           Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Energiemanagement mit Balance Indicator
          Szenario Winter (hoher Energieanteil flexibler Wärmeerzeuger)
                                                                   Balance-Indikator
                                                             Wird gebildet aus Netzbezug bzw.
                                                             Netzeinspeisung in Bezug auf die
                                                             Nennleistung des Netzanschlusses                                                                  BHKW
                                                               des Quartiers (Kundenanlage)
                                                                                                                                                            100%
                                                                     Stromerzeuger
                                                                                                                                                        Eigennutzung
                                                              Stromerzeugung der PV-Anlagen
                                                                 (  ) und des BHKW (    )

                                          wärmegeführt                                          Easy Smart Grid
     24                                             24                                          24

                                                                   S Wärmepumpen
     12
                                                    12                                          12
                                                              Die Grafik zeigt die Summe der
                                                                  Leistungsaufnahmen der                                                                   Wärmepumpen
     0                                                         Wärmepumpen in 12 Häusern
                                                     0                                          0
                                                                                                                                                            glätten
                                                                     Wärmepumpen
                                                                                                                                                           Lastprofil
                                                                 Einzelschalthandlungen der
                                                                Wärmepumpen in 12 Häusern
                                                              (     Warmwasser,      Heizung)

13        23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                           Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Energiemanagement mit Balance Indicator
     Vergleich mit „Allwissendem Solver“
                                                                                     Optimum
                                                                  Controller
                                                                                                     Erhöhung der Eigenverbrauchsrate (EVR) von
                                                                         90%           100%
                                                          Basis                                      Strom in der Liegenschaft
                                                                                                     durch Steuerung BHKW und Wärmepumpen
                                                                        69,4          71,0
                                                                                                     (Simulation und MILP Optimierung)
                                                                         %             %
                                                          54,4
                                                           %                                         Der Controller hat in der Untersuchung 90% der
                                                                                                     Leistung des allwissenden Solvers erreicht.
                                                                                                     (Ergebnis auf Basis von Stundenwerten)

          Einspeisung ins Netz                                                                           Controller

                                                                                                         Optimum (MILP, allwissend))

                                                                                                                            Verbesserungspotential:
                                                                                                                           BHKW in der Übergangszeit
                                                                                                                        (hoher Wärmebedarf am Morgen)

           Jan      Feb          Mar     Apr       May     Jun    Jul          Aug             Sep       Okt            Nov            Dec

14   23.06.2022     SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                        Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Intersektorales Energiemanagement
     Szenario Frühjahr (Aktivierung aller Flexibilitäten)
                            Freitag                            Samstag                                   Sonntag
                                                                                                                                             14 PV-Anlagen

                                                                                                                                             1 BHKW

                                             Eigenversorgung                                                                                 12 Wärmepumpen

                                                steigt von
                                             ~50 auf ~80* %

                                                                                    System-                                                  69 Haushaltsgeräte

                                                                                   Zielkosten                                                Geschirrspüler
                                                                                                                                             Waschmaschinen
                                      Rohmarge
Intersektorales Energiemanagement
     Restriktionen und Systemreaktion
                                  Freitag                                Samstag                                Sonntag
                                                                                                                                                    14 PV-Anlagen

                                                                                       Leerung der                                                  1 BHKW
                                                                                   Pufferspeicher über
                                                                                   Nacht, Warmwasser-
                                                                                    bedarf am Morgen
                                                                                                                                                    12 Wärmepumpen

                                                                                    Parallelbetrieb
                                                                                      BHKW und
                                                    Waschen über Nacht              Wärmepumpen
                                                                                                                                                    69 Haushaltsgeräte
                                                                                                          Lastverteilung /                          Geschirrspüler
                                                                                                           Unterstützung                            Waschmaschinen
                                                                                                                                                    Trockner
                                            Laden der Fahrzeuge                                             durch BHKW
                  Verteilung der Last                                               Mehr Ladevorgänge                        Aktivierung der
                                                über Nacht                            tagsüber am                            Wäschetrockner         13 Elektrofahrzeuge

                                                                                      Wochenende                               am Abend
                                                                                                  Weniger
                                                                                                                                                    Erzeugung
                                                                                                Einspeisung
                                                                                                                                                    Residuallast  BI

     S                                                                                                                                              Verbrauch

16   23.06.2022       SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                 Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Intersektorales Energiemanagement
     Einzelschalthandlungen der Verbraucher
                  Montag             Dienstag              Mittwoch   Donnerstag           Freitag            Samstag             Sonntag

                                                                                                                                     Optimales Verhalten
                                                                                                                                    unter Berücksichtigung
                                                                                                                                     von Einschränkungen
                                                                                                                                      und Unsicherheiten

                                                                                    Kühl- und
                                                                                   Gefriergeräte
                                                                                   “glätten” die
                                                                                   Residuallast

17   23.06.2022      SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                  Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Nutzung von Kühl- und Gefriergeräten zur
     Erbringung von Regelenergie (Simulation)
                           Preissignal: Balance Indicator BI (aus modellhaftem Regelzonensaldo, ACE open loop)

                  Eigenstabilisierung (BI entspricht Grenzpreis)                Regelleistung (Störsignal aus SRL-Abruf Deutschland 2019)

                  Leistungssumme Kühl- und Gefriergeräte

                                                                               Kühlgeräte könnten mit 2,4 GW die volle Regelleistung und
                         Leistungssumme Gefriergeräte                          75% der Regelenergie in Deutschland zur Verfügung stellen

                         Leistungssumme Kühlgeräte

18   23.06.2022        SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                               Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Untersuchungen zur Stabilität
     Kein „synchrones Schwarmverhalten“

                                                                                                                                  0.   summer
                                                                                                                                  1.   autumn, sunny
                                                                                                                                  2.   spring, cool
                                                                                                                                  3.   winter
                                                                                                                                  4.   summer
     Studie Max-Planck-Institut für Dynamik
     und Selbstorganisation (Göttingen), 2015:
                                                                   „Elch-Test“ durch sprunghafte Änderung der Jahreszeit im
     •   Durch Mittelwertbildung des Preissignals von mindestens   Verlauf der Simulation über einen Tag.
         ca. 3 Sekunden (T) kann Stabilität gewährleistet werden

19   23.06.2022    SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                  Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Agenda
     13.30 Uhr    Begrüßung, Vorstellung des Projektes
     13.40 Uhr    Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse
     14.10 Uhr    Der Virtuelle Demonstrator: Realistische Systemuntersuchungen in Sekundengenauigkeit
       Kurze Pause
     14.30 Uhr    Quartierstrom und Messstellenbetrieb, Bericht aus der Praxis
     14.50 Uhr    Intelligente Steuerung von Geräten in der Praxis
     15.20 Uhr    Die weltweit erste Wärmepumpe, die direkt auf Preissignale reagiert
       Kurze Pause
                                                                                           Bitte stellen Sie Fragen zwischendurch im Chat
     15.30 Uhr    „Smart Grids, kann man das essen?“ - Feedback der Nutzer                 oder Aktivieren Sie die Handmeldung, wenn
     15.40 Uhr    Die nächsten Schritte: Das intelligente Stromsystem                      Sie persönlich eine Frage stellen wollen.

     16.00 Uhr    Moderierte Diskussion: Fragen und Antworten
     16.30 Uhr    Ende der Veranstaltung

20   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                   Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Virtuelle Demonstration
Projektergebnisse
Enrique Kremers, EIFER
Adäquate Simulationsansätze für SoLAR
     Das Dezentrale Energiemanagement-System ermöglicht…                                      Flexibilitätsquellen

     …ein kontrolliertes kollektives Schwarmverhalten, das zu
     einem optimierten Einsatz von Flexibilität führt

                               Komplexes System
                                   • Große Anzahl an Entitäten
                                   • Heterogenität (verschiedene Typen, Zustände)
                                   • Autonome und proaktive Entscheidungsprozesse bei
                                     jeder Entität (Freiheitsgrade vs. Einschränkungen)
                                   • (indirekte!) Interaktionen zwischen den Entitäten

                               Geeignete Modelldarstellung erforderlich
                               (Dynamik, Emergenz abbilden)
                                   • Keine kommerzielles Lösung verfügbar (Homer,
                                     Matlab/Simulink, General Electric Planning Tools),
                                     das Flexibilitäten berücksichtigt
                                   • Agentenbasierte Modellierung, kombiniert mit
                                     hybriden Modellen (diskret und kontinuierlich)
                                   • Generierung großer Datensätze, Verwaltung und
                                     Analyse simulierter Daten

                                                                                               Aufbau Demonstrator

22   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                               Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Agentenbasiertes Modell eines Haushalts mit Wärmepumpe

      Der Virtuelle Demonstrator
      • Hochdetaillierte Abbildung der Allensbach Liegenschaft
        durch ein agentenbasierte Simulationsmodell
      • Sekündliche Auflösung ermöglicht Entwicklung & Tests des
        Controllers & Energiemanagementsystems, auch als
        Hardware-In-The-Loop
      • Darstellung der thermischen und elektrischen Flüsse auf
        Geräte, Haushalts, Gebäude und Liegenschaftsebene und
        deren Interaktionen
      • Thermische Nachfrage: 1 Zonen RC Modell für jeden
        Haushalt, Darstellung des Heizungssystems und der
        Wärmespeicher
      • Elektrische Nachfrage: Lastprofil-Generator für statische
        Profile, dynamische Modelle für steuerbare Lasten:
        Wärmepumpe, Kühlgeräte, Haushaltsgeräte, Ladestationen
      • Erzeugung:
          • Modulierbares BHKW
          • PV Anlagen unter Berücksichtigung ihrer Positionierung und der
            Dachausrichtung

23    23.06.2022     SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                     Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Ergebnisse 1-Jahres Simulationen
             Eigenverbrauchsrate                              P [kW]   Leistungspitze (Import)                    E [MWh]
                                                                                                                                       Netzbezug
                   (SCR)                                         90                                                     80
                                                                 80
     80%                                                                                                                70
                                                                 70
     70%                                                         60                                                     60
     60%                                                         50
                                                                                                                        50
     50%
               54.8%          69.9%         72.2%                40      85.6        77.1          50.3                         76.7          62.5         59.6
     40%                                                         30                                                     40

             Base Case Controlled Controlled                           Base Case   Controlled   Controlled                   Base Case     Controlled   Controlled
                         no EV     with EV                                           no EV       with EV                                     no EV       with EV
                 Selfconsumed energy
     SCR =
             Total onsite produced energy

                    Autarkiegrad                              P [kW]
                                                                       Leistungspitze (Export)                    E [MWh]
                                                                                                                                Netzrückspeisung
                       (SSR)                                     90                                                     60
                                                                 80
     80%                                                                                                                50
                                                                 70
     70%                                                         60                                                     40
     60%                      53.5%         55.3%
                                                                 50
     50%       44.7%                                                                                                    30
                                                                 40      83.1        62.1          60.2                         51.0          30.9         28.4
     40%                                                         30                                                     20

             Base Case Controlled Controlled                           Base Case   Controlled   Controlled                   Base Case     Controlled   Controlled
                         no EV     with EV                                           no EV       with EV                                     no EV       with EV
             Selfconsumed energy
     SSR =
             Total onsite demand

24   23.06.2022         SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                     Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Auswirkungen Dezentrales Energiemanagement

     Base Case                                           Controlled Case

       Glättung der Residuallast durch Anpassung von Erzeugung und Verbrauch
       Starke Saison-Abhängigkeit der Residuallast

25   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare     Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Residuallast Liegenschaft Netzanschlusspunkt
     Base Case
                                               Last am Netzanschlusspunkt der Liegenschaft

                                                                                                                                           Einspeisung
                                                                                                                                           ins Netz

                                                                                                                                           Bezug
                                                                                                                                           vom Netz

     Controlled Case (with EV)

26   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Lastverschiebung Haushaltsgeräte
     Base Case
                                                        Alle Haushaltsgeräte                                1 Jahr                Geschirrspüler     4 Tage

     Controlled Case (no EV)
                                                        Alle Haushaltsgeräte                                1 Jahr                Geschirrspüler     4 Tage

27   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                          Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Ladestationen & BHKW: Eigenverbrauch
     Base Case                                          Controlled Case

                           Leistungspeak am Abend                        Erhöhter Eigenverbrauch durch intelligentes Laden

28   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare     Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Ladestationen – Grenzen

     Base Case                                                                     Controlled Case

                                        Ladevorgang immer am Anfang des Zeitfensters                   Ladevorgang auf Netzzustand optimiert

29   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                                  Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Kühlgeräte – Kurzfristige Stabilisierung
     Base Case                                          Controlled Case

30   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare        Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Resilienz: Ausfallsicherheit bei
     Kommunikationsstörungen

31   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare   Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Ausblick: Der Digitale Zwilling…
     ….ermöglicht die Verknüpfung von virtuellen
     und realen Versuchen                                      Virtuelle Welt                                  Reale Welt
         • über den gesamten Systemlebenszyklus und
         • in Echtzeit
     Jenseits von rein lokal genutzten, statischen
     Berechnungsmodellen, entstehen durch die
     Verschaltung neue Einsatzmöglichkeiten:
         • Optimierte Fahrweisen noch vor Inbetriebnahme
         • Einsatz von KI- und Machine-Learning-Tools zur
           Verbesserung verschiedener Phasen des Systems,
           bei denen große Datenmengen anfallen (z. B.
           aufgrund von lokalen Messvorgängen)
         • Kontinuierliche Vorhersagen des Systemverhaltens
           auf der Grundlage von Live-Daten
         • Selbstkalibrierung von Parametern, die für die
           Steuerung und das Energiemanagement
           erforderlich sind

32   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare         Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Zusammenfassung
     • Angemessener agentenbasierter Modellierungsansatz bietet hohe Flexibilität für
       Simulationsanforderungen in verschiedenen Projektphasen
     • Koordination von >140 steuerbaren Lasten/Erzeugern nachgewiesen. Die Kombination verschiedener
       Anlagen bietet ein höheres Maß an Flexibilität und Ausfallsicherheit (Kühlschränke  kurzzeitige
       Schwankungen, Wärmepumpen  Tagesverschiebung; Ladestationen  Lastspitzenreduzierung)
     • Erhöhung der Eigenverbrauchsrate 55%  72%, Kostensenkungen durch Mieterstrommodell möglich
     • Reduzierung der Lastspitzen: -41% (Bezug) und -28% (Rückspeisung), sinnvoll für Netzbetreiber
     • Weitere Erhöhung des Eigenverbrauchs hauptsächlich begrenzt durch
         • Fehlende saisonale Korrelation (PV im Sommer, Power-to-Heat im Winter erforderlich)
         • Ladezyklen der Fahrzeuge & Verfügbarkeitsfenster, kein V2G
     • Weitere Optimierung des Eigenverbrauchs erfordert:
         •   Einbindung weiterer Sektoren (Gewerbe, Dienstleistungssektor, Industrie)
         •   Verbessertes Management der EV-Flotte
         •   Nutzung von Batterien
         •   Saisonale oder mittelfristige Speicherung?
     • Flexibilitätserbringung für übergeordnete Ebenen möglich, Betriebsführung ausstehend
33   23.06.2022     SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                     Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

                                     Dr. Enrique Kremers
                                     EIFER Europäisches Institut für Energieforschung
                                     EDF-KIT EWIV
                                     Head of Complex Systems Research & Expert for EDF R&D

                                     Email: enrique.kremers@eifer.org
                                     Tel.: +49 (0) 721 6105 1451

34   23.06.2022   SoLAR – bereit für 100% Erneuerbare                              Abschlussworkshop „Smart Grid ohne Lastgangmessung Allensbach – Radolfzell“
Kurze Pause
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