Paradigmenwandel wird konkret

Autor: Dr. Dirk John, ABB Forschungszentrum, Ladenburg

In vielen Bereichen werden neue Herangehensweisen und neue, intelligente oder smarte Lösungen benötigt. Doch was macht Energie „smart“? Themen wie Smart Metering, Smart Grids und Smart Home/Building gewinnen zunehmend an Bedeutung. „Intelligente Produkte und Systeme“ kommen zum Einsatz bei der Energieerzeugung, -verteilung und in der Steuerung/Optimierung der Energieverbräuche. Das Fernziel ist, verschiedene Maßgaben bis zum Jahr 2020, 2030 oder 2050 zu erfüllen.

Doch wo starten wir? Was sind die Lösungen, die heute verfügbar sind und auf deren Basis wir zielgerichtet die nächsten Schritte einleiten? Nachhaltige Energieerzeugung und effiziente Nutzung sind eine Notwendigkeit. Nach der Mobilität und der Energieerzeugung selbst sind die Gebäude der größte Verbraucher. In Industrienationen macht dies annähernd 40 % der verbrauchten Energie aus. Außerdem wird zunehmend Energie nicht mehr zentral, sondern dezentral erzeugt. Auch sind in den kleinsten Einheiten in wachsendem Maße Erzeugung, Verbrauch und gegebenenfalls Speicherung an einem Ort zu finden.

Nicht zuletzt sind auch neue Arten der Energienutzung zu bedenken: Vor allem die Elektromobilität stellt andere Anforderungen an die Bereitstellung der für die Mobilität nötigen Energie. Diese Szenarien in ihrer gegenseitigen Beeinflussung, Abhängigkeit, und unterschiedlichen Herangehensweise und Zeithorizonte sind Thema vieler Forschungsvorhaben, Entwicklungen und Konzeptionen.

Im Rahmen eines ABB-internen Projekts wurde nun besonders die lokale Seite der Energiewende untersucht und an ausgewählten Standorten umgesetzt. Dabei wurde weitestgehend auf ABB-Produkte zurückgegriffen. Das gesamte Projekt umfasst die lokale Erzeugung, die Erfassung der Energieverbräuche bundesweit sowie die intelligente Nutzung unter anderem für eine Elektromobilitätsflotte für Dienstfahrten. So wurden Szenarien verwirklicht, wie in Zukunft die dezentralen Einheiten in ihrer (energetischen) Gesamtheit betrachtet, analysiert und genutzt sowie integriert betrachtet werden können.

Voraussetzung für effizientes Energiesparen ist Transparenz bei den Verbrauchswerten für Strom, Wasser, Gas und Heizöl. Die Gebäude oder Liegenschaften in der Energieinfrastruktur der Zukunft und auch die Energieverteilnetze spielen eine wichtige Rolle. Hierfür werden die verschiedenen Energieverbräuche exakt erfasst, transparent gemacht und angezeigt. Maßnahmen zur Energieeinsparung werden so erst möglich. Die Basis dafür bietet eine genaue Messung, unter anderem mit elektronischen, intelligenten Zählern. Alle Verbrauchswerte können in einem Energiedaten-Gateway erfasst werden und stehen dort dem Nutzer zur Verfügung. Der Nutzer kann sowohl ein Eigentümer, ein Verwalter oder auch ein Mieter sein, die unterschiedlich detaillierte Information benötigen und erhalten. Im beschriebenen Projekt wurden an allen ABB-Standorten in Deutschland die Hauptzähler verknüpft, um so eine Portfolio-Übersicht zu erhalten. Zudem wurden an ausgewählten Standorten mehr Messpunkte installiert, um so mehr Details und mehr Daten zur Analyse zu erhalten. An diesen Standorten wurden zudem weitere Maßnahmen durchgeführt. Beispiele sind die lokale Energieerzeugung oder Verbesserung der Energieeffizienz.

Ein entscheidender Bestandteil von optimierten Lösungen ist die lokale Erzeugung von Energie, vor allem auf Basis erneuerbarer Energieträger. Im Rahmen des Projekts wurden zusätzlich zu den lokalen Blockheizkraftwerken (BHKW) Photovoltaikanlagen gebaut, die zum einen lokal zum Energiemix beitragen, zum anderen aber auch von ABB Deutschland zentral überwacht werden. Die aufgebauten Anlagen unterscheiden sich etwas. Es gibt zwei größere Anlagen in Ladenburg und Mannheim, die über einen ABB-Zentralwechselrichter zusammengeführt werden. Darüber hinaus gibt es kleinere Anlagen in Heidelberg und Schapbach mit ABB-String-Wechselrichtern, die in ihrer Größe eher typisch für kleinere Gebäude sind. Mit Optimierungsstrategien werden die Lösungen von ABB für Photovoltaikanlagen auf eine maximale Anlagenperformance und eine lange Betriebsdauer der Anlagen ausgelegt. So wird kontinuierlich daran gearbeitet, dass die Anlagen eine höchstmögliche Leistungsabgabe und Energieeffizienz erreichen. Das Ergebnis ist eine standardisierte modulare Lösung.

Mit dem installierten Monitoring-System lässt sich das Betriebsverhalten von räumlich getrennten Photovoltaikanlagen überwachen und Abweichungen analysieren. Die verwendete speicherprogrammierbare Steuerung AC500 dient dabei als dezentraler Datenlogger von meteorologischen und anlagenspezifischen Informationen. Die Daten werden an das Prozessleitsystem Symphony Plus weitergeleitet, das die gesammelten Daten unabhängig von der Anlagengröße aufbereitet, darstellt, analysiert und archiviert. Damit kann man hier auch von einer zentral überwachten dezentralen Erzeugung sprechen. Daneben werden die Daten auch an den Standorten verwendet, um lokale Optimierungen möglich zu machen.

Das dritte Szenario, das im Rahmen des Projekts verwirklicht wurde, ist die Nutzung der Elektromobilität für dienstliche Fahrten. ABB bietet unter anderem intelligente Ladetechnologien, mit denen der Durchbruch nachhaltiger Mobilität sichergestellt werden kann. Daher wurden an den ABB-Standorten Ladenburg und Mannheim je eine Gleichstrom-(DC-)Ladesäule zum Laden von Elektrofahrzeugen installiert und in Betrieb genommen. Daneben wurden an den beiden Standorten sowie am ABB-Standort Heidelberg eine Wechselstrom-(AC)-Ladeinfrastruktur aufge- baut. Die AC- und DC-Ladesäulen machen verschiedene Ladeszenarien im Bereich der Elektromobilität möglich. Zum einen können Fahrzeuge mit AC-Technologie „über Nacht“ geladen werden, aber auch in 15 bis 30 min durch Einsatz der DC-Schnelllade-Technologie. Beide Lösungen werden in einem Monitoringnetz eingebunden. Über ein Web-Frontend kann damit jederzeit der Status an den Ladesäulen, wie Leistungsaufnahme, Anzahl der Ladevorgänge usw., abgerufen werden. Für die drei Standorte werden zunächst insgesamt vier Elektroautos zur Verfügung gestellt, um den ABB- Beschäftigten das Fahrerlebnis des reinen Elektrofahrens zu ermöglichen. Die Fahrzeuge können dazu als Pool-Fahrzeuge genutzt werden. Durch das Feedback der Nutzer werden wertvolle Erkenntnisse über mögliche Weiterentwicklungen gewonnen, um weitere Schritte für den Durchbruch nachhaltiger Mobilität anzugehen. Die Ladesäulen dienen als Referenz für eine neue Elektromobilität und werden sukzessive mit den anderen Szenarien verbunden.

ABB, Tel.: 06203 71-0,

E-Mail: dirk.john@de.abb.com