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TU Dresden: CHES verleiht kleinen Energieerzeugern Intelligenz

  • Das Team von CHES (Combined Hybrid Energy Systems) hat eine neue Systemarchitektur entwickelt, um kleine Energieerzeugungsanlagen und Speicher effektiv und intelligent miteinander zu vernetzen.

Ein Forscherteam der TU Dresden unter Leitung von Jens Werner, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur für Elektroenergieversorgung, macht die weitere Umsetzung der Energiewende erfolgreich: das Team von CHES (Combined Hybrid Energy Systems) hat eine neue Systemarchitektur entwickelt, um kleine Energieerzeugungsanlagen und Speicher effektiv und intelligent miteinander zu vernetzen. Hunderttausende dezentrale Mikro-Kraftwerke, wie zum Beispiel Wärmepumpen, Batteriespeicher, Nachtspeicherheizungen oder mit grünem Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen können durch CHES als Virtuelle Kraftwerke miteinander kommunizieren, koordiniert betrieben werden und so erneuerbare Energien in den Wärme- und Mobilitätssektor integrieren.

Systemstabilität im elektrischen Netz durch CHES gewährleisten
Vorrangiges Ziel ist es hierbei, zu jedem Zeitpunkt möglichst viel erneuerbare Energien zu nutzen. Gleichzeitig soll die Stabilität des elektrischen Energieversorgungssystems gewährleistet werden, in dem Verbrauch und Erzeugung elektrischer Energie im Gleichgewicht bleiben. Große konventionelle Kraftwerke (Atom- und Braunkohlekraftwerke) übernehmen heutzutage diese Aufgabe, sie werden jedoch in den nächsten Jahren vermehrt abgeschaltet. "Heutige Lösungen für Virtuelle Kraftwerke sind cloudbasiert, d.h. Messdaten der Anlagen werden durch ein Gateway an den Anlagen erfasst und an eine zentrale Leitstelle übermittelt", erklärt Jens Werner. "Hunderttausende Anlagen können dabei nur unter massiven Rechenaufwand betrieben werden. Zudem muss eine Vielzahl von Parametern an jeder Anlage manuell eingestellt werden. Dies benötigt einen hohen personellen Aufwand und schadet der Wirtschaftlichkeit." Mit der neuartigen Steuer- und Regelarchitektur von CHES ist es somit überhaupt erst möglich, viele kleine dezentrale Anlagen in Virtuellen Kraftwerken effizient zu bündeln und wirtschaftlich zu betreiben.

Mit dezentraler Intelligenz zur erfolgreichen Energiewende
Grundbaustein der Lösung von CHES ist die selbstlernende Steuerbox DInCo, die jeder Anlage zugeordnet wird. An diese werden die Anlage und Sensoren angeschlossen. Die Steuerbox identifiziert im Systemkreislauf verbaute Sensoren und die Anlage mittels Methoden des maschinellen Lernens selbstständig und konfiguriert sich somit selbst. Man spricht von Plug&Play-Fähigkeit.

Mittels der Daten sowie nutzerspezifischen Prognosen sind die Steuerboxen DInCo an jeder Anlage mit dem übergeordneten Koordinator COCo in der Lage, die Anlagen im Einklang mit der momentanen Erzeugung erneuerbarer Energien einzusetzen. "Die Architektur der Lösung von CHES erlaubt es, die Stromkosten für jeden möglichst gering zu halten, indem gezielt Mehrwertdienste wie zum Beispiel die Eigenbedarfsoptimierung und Vermarktung auf den Strombörsen verknüpft werden", so Jens Werner. "Zusätzlich reduzieren wir die Anfangsinvestitionen, sodass Hemmnisse für den Umbau des Energieversorgungssystems abgebaut werden."

Das CHES-Team überführt aktuell die bereits praktisch mit dem Oldenburger Energieversorger EWE AG erprobte Lösung in verwertbare Produkte. Gegen Ende 2019 planen die vier Forscher ihre Firmengründung und suchen für weitere Feldtests noch Projektpartner sowie Investoren. Anfang April wird sich das CHES - Team auf der Hannover Messe präsentieren.

Das Projekt "Combined Hybrid Energy Systems" wird im Rahmen des EXIST Programms durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und den Europäischen Sozialfonds gefördert.

Weiterführende Links

www.tu-dresden.de  
https://ches.et.tu-dresden.de/ 

Foto: TU Dresden