RT23 | Inkrementeller Prototyping-Ansatz für Steuerungslösungen für lokale Energiegemeinschaften

Lokale Energiegemeinschaften (LEC) wurden von der Europäischen Union (EU) als eine Schlüsselkomponente der Energiewende anerkannt. Um eine effiziente, nachhaltige und stabile Energieversorgung aufrechtzuerhalten, stellen die Integration verschiedener Infrastrukturen wie der Strom-, Gas- und Branche und die schwankende Verfügbarkeit von Energie komplexe Herausforderungen sowohl für das europäische Energiesystem als auch für die lokalen Energiesysteme dar. Diese Herausforderungen können bewältigt werden, indem neue Wege gefunden werden, um die verschiedenen Energiepfade und -prozesse mit Hilfe von intelligenten Informations- und Kommunikationstechnologie-Plattformen (IKT), umfassender Überwachung, fortschrittlichen Kontrollinstrumenten und hochentwickelter End-to-End-Datenverarbeitung zu verknüpfen. Für zukünftige LECs ist es daher notwendig, die Intelligenz bereitzustellen, die erforderlich ist, um ein Multi-Energie-System auf Distrikt-Ebene zu verwalten und eine Verbindung zwischen lokalen Energie-Distrikt-Systemen und den übergeordneten Systemen herzustellen. In diesem Rahmen stellen Living Labs ein interessantes Testfeld dar, in dem Grundlagenforschung zur Integration nachhaltiger Energietechnologien in reale Systeme betrieben werden kann. Am Forschungszentrum Jülich (FZJ) haben wir den Living Lab Energy Campus (LLEC) entwickelt, der mehrere Energiedemonstratoren zur Energieerzeugung und -speicherung, umfangreiche Gebäudeautomation und IKT-Infrastruktur in den bestehenden Campus integriert. Die so entstandene Infrastruktur bildet ein ideales Testfeld für künftige multimodale Fernwärmesysteme mit einem hohen Anteil an intermittierenden erneuerbaren Energien. Dazu gehören unter anderem ein Niedertemperatur-Fernwärmesystem (LTDH), das die Abwärme des lokalen Supercomputers nutzt, mit dazugehörigen Wärmepumpen, mehrere Photovoltaikanlagen, zwei große Batteriespeicherlösungen und mehrere Vehicle-to-Grid (V2G)-fähige Autos und Ladestationen. Die Entwicklung und Tests einer IKT-Plattform und der zugehörigen Algorithmen für den Betrieb eines solchen LEC ist eine umfassende und zeitaufwändige Aufgabe. Insbesondere ist es wichtig, einen inkrementellen Prototyping-Ansatz zu verfolgen, bevor die Komplexität der Plattform überwältigend wird und die Tests in einer angemessenen Zeit nicht mehr durchführbar sind. Zu diesem Zweck haben wir einen dreistufigen Ansatz für die Tests und die Validierung der von unserem Institut, dem Institut für Energie- und Klimaforschung - Energiesystemtechnik (IEK-10) am FZJ, entwickelten Algorithmen und IKT-Plattform definiert. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, von frühen Tests der Steuerungs- und Planungsansätze bis hin zu vollständigen Tests der fertigen IKT-Lösungen, in die die entwickelten Steuerungsansätze eingebettet sind, agil vorzugehen. Die drei Hauptschritte sind: - Tests, um die Leistung der Planungs- und Steuerungsalgorithmen vorab zu bewerten. - Tests, um die Steuerungsansätze mit einer software und hardware zu bewerten, die derjenigen entspricht, die für den Einsatz im Feld implementiert wird. - Tests, bei denen die entwickelten Steuerungslösungen für abschließende Tests im Feld eingesetzt werden. Während des Vortrags werden diese drei Hauptschritte, die auf die Tests neuer Kontrolllösungen abzielen, erörtert, wobei die Grenzen und Vorteile hervorgehoben werden. Anschließend wird die Infrastruktur beschrieben, die für die Umsetzung dieser Lösungen verwendet wird. Schließlich werden einige Beispiele für die Nutzung der Infrastruktur vorgestellt.