Die Flexibilität im Quartier zur Netzstabilisierung nutzen
Die Zukunft des europäischen Energiesystems besteht nicht nur darin, mehr Solarparks zu bauen, sondern unsere Städte und Gebäude zu intelligenten, aktiven Teilnehmern am Stromnetz zu machen. Diese Transformation findet derzeit in Karlsruhe statt, wo das Projekt WeForming im Rahmen von Smart East einen gemischt genutzten Stadtteil in einen wegweisenden Smart Energy Hub verwandelt.
Vor dem WeForming-Projekt war die Energieverwaltung in diesem vielfältigen Stadtteil kompliziert, da viele separate Systeme unabhängig voneinander betrieben wurden. Das Kernziel des deutschen Demonstrationsprojekts ist es, all diese Elemente – Strom, Wärme und Mobilität – so zu koordinieren, dass sie zusammenarbeiten und das lokale Energienetz unterstützen.
Bei dieser Vision geht es um mehr als nur Effizienz, es geht um Stabilität. Dr. Friedrich Hoepfner, geschäftsführender Gesellschafter der Hoepfner Bräu Immobilienverwaltung, erklärt: „Wir wollen einen wirklich intelligenten Stadtteil bauen und die Energiewende tatsächlich vorantreiben, anstatt nur darüber zu reden. Wir hatten viele einzelne Maßnahmen ergriffen, und die Dinge waren ziemlich komplex – bis dieses Projekt kam und alles zusammenführte.“
Innovation in der Praxis: Die Technologie, die Gebäude „netzbildend“ macht
Die deutsche Weforming-Demo „Smart East“ nutzt fünf Schlüsseltechnologien, um den Stadtteil zu einem intelligenten netzbildenden Gebäude (intelligent Grig Forming Building iGFB) zu machen.
1. Die Kraft von Elektrofahrzeugen (EVs)
Das Quartier ist mit 26 optimierten EV-Ladestationen ausgestattet. Moderne EVs verfügen über Batterien, die groß genug sind, um einen Haushalt eine Woche lang mit Strom zu versorgen. WeForming möchte dieses Potenzial mit bidirektionalem Laden nutzen.
So funktioniert es: Ein cleverer Optimierungsalgorithmus entscheidet, wann ein Fahrzeug wieder in das Gebäude oder das Stromnetz entladen wird, sodass das Auto immer aufgeladen ist, wenn der Fahrer es braucht. Die Nutzung von EV-Batterien als temporärer Speicher kann die Ladekosten erheblich senken und Ressourcen sparen, da weniger stationäre Batterien benötigt werden.
2. Schnelle Reaktion auf das Stromnetz
Das Stromnetz benötigt sofortige Hilfe, um stabil zu bleiben, eine Dienstleistung, die normalerweise von großen Kraftwerken erbracht wird. Die deutsche Demo überträgt diese Verantwortung mithilfe eines Echtzeit-Controllers auf die Gebäude selbst.
So funktioniert es: Der Controller nutzt lokale Messungen, um in Echtzeit zu entscheiden, wie das Laden/Entladen von Batterien und EV-Ladevorgänge angepasst werden müssen. Er versetzt lokale Batterien und Ladepunkte in die Lage, ohne zentrale Steuerung schnell auf den Netzstatus zu reagieren. Das System wurde bereits im FZI-Labor getestet und wird nun für den Einsatz in der Praxis vorbereitet.
3. Bündelung von Strom für den Energiemarkt
Ein einzelnes Elektrofahrzeug oder eine einzelne Batterie kann oft nicht genug Strom liefern, um an den lukrativen Energiemärkten teilzunehmen. Aus diesem Grund hat das Team einen Koordinationsalgorithmus entwickelt.
So funktioniert es: Dieser Algorithmus bündelt mehrere Geräte wie Batterien und Elektrofahrzeuge, der für den Verkauf von Dienstleistungen (wie Frequenzbegrenzung) an das Netz erforderlich ist. Diese Bündelung und Verteilung von Strom wurde bereits im FZI-Labor erfolgreich validiert.
4. Zukunftsprognosen mit KI
Um effektiv optimieren zu können, muss das System wissen, was als Nächstes kommt. Es braucht daher gute Prognosen.
So funktioniert es: Maschinelles Lernen wird eingesetzt, um den zukünftigen Energieverbrauch und lokale Solarstromerzeugungskurven (PV) genau vorherzusagen. So kann der Algorithmus den besten Zeitpunkt zum Laden oder Entladen einer Batterie bestimmen.
5. Schaffung eines einheitlichen Marktplatzes (die WeForming-Middleware)
Ein wichtiges Ziel ist es, all diese innovativen Tools und Marktdienstleistungen leicht zugänglich zu machen. Die WeForming-Middleware fungiert als integrierter Marktplatz.
So funktioniert es: Ein Batteriebesitzer kann beispielsweise die Middleware nutzen, um einen Anbieter zu finden, der die erforderlichen Energieprognosen liefert, und einen anderen, der seine Batterie in einem Gerätepool zur Unterstützung des Stromnetzes einsetzt. Dieser standardisierte Ansatz ermöglicht die einfache und dokumentierte Beauftragung von Energiedienstleistungen in ganz Europa.