Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | Juli 2018 - Juni 2021 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden Württemberg |
| Kooperationspartner: | Hochschule Offenburg, Institut für Energiesystemtechnik (INES); Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH; Projekthaus Ulm (Betreiber: Joachim Kober GbR); Mondas GmbH |
| Projektfokus: |       |
PV2WP – PV Vorhersage für netzdienliche Steuerung von Wärmepumpen
Einsatz von prädiktiven Energiemanagementsystemen (EMS) mit PV-Stromvorhersagen auf Basis von Wolkenkameras für ein intelligentes Energiemanagement im Verteilnetz.
Wärmepumpen werden vermehrt für eine klimafreundliche Wärmeversorgung bei Neubauten eingesetzt. Dadurch kommt es zu einer deutlichen Zunahme und Änderung der elektrischen Lasten in den Verteilnetzen. Werden die Wärmepumpen abhängig vom Stromangebot gesteuert, belasten sie die Verteilnetze wenig oder unterstützen diese sogar. Im Projekt wird die Stromlast für Wärmepumpen optimiert, die in Kombination mit PV-Anlagen betrieben werden. Das Fraunhofer ISE entwickelt Vorhersagen, die auf lokale Wolkenkameras und daraus resultierende Kürzestfrist-Vorhersagen für die PV-Erzeugung basieren. Die Technologie wird im „Projekthaus Ulm“ im Realbetrieb getestet und das Verbesserungspotential abschließend auf das Verteilnetz hochskaliert werden.
Für eine kosteneffiziente Netzintegration von fluktuierenden Lasten und Stromerzeugern braucht die Energiewirtschaft u.a. intelligente Lastmanagementlösungen. Eine vielversprechende Lösung bieten intelligente, prädiktive Algorithmen zur Steuerung von Wärmepumpen in Kombination mit anderen Anlagenkomponenten wie der PV-Anlage oder Speichern und ggf. Netzsignalen. Diese Algorithmen benötigen kurzfristige Vorhersagen der Solarstromerzeugung. Auch Prognosen der Lasten sind erforderlich, die zumeist auf historischen Lastprofilen, Wetterdaten sowie Nutzungsplanungen beruhen.
Da die Vorhersage des PV-Stroms für diese Anwendung zeitlich sehr hoch aufgelöst sein muss (Minutenauflösung) sind etablierte Einstrahlungsprognosen auf Basis von Satellitendaten und numerischen Modellen wegen ihrer zu geringen Auflösung nicht geeignet. Prognosen auf Basis von Wolkenkameras (auch Skyimager genannt) sind eine relativ neue Methode mit dem Potential zeitlich und räumlich hochaufgelöste Vorhersagen zu generieren.
Systemanpassungen im „Projekthaus Ulm“
Die entwickelten Vorhersage-Algorithmen sollen in einem realen Objekt mit PV-Anlage und Wärmepumpe, dem Projekthaus Ulm, demonstriert werden. Das Projekthaus Ulm verfügt über eine PV-Anlage und Wärmepumpe sowie umfangreiche Messtechnik und kann historische Messdaten über mehrere Jahre bereitstellen. Einzelsysteme und Gesamtsystem sollen im Projekthaus optimiert und verschiedene Testszenarien durchgespielt werden. Abschließend wird das Verbesserungspotential für die akkumulierten Lastprofile für das Verteilnetz hochskaliert, wobei verschiedene Verbreitungsgrade von Wärmepumpen und den Vorhersagesystemen angenommen werden. Das Potential eines flächendeckenden Einsatzes im Verteilnetz soll zusammen mit den Stadtwerken Ulm quantifiziert werden.
Die Projektergebnisse sollen dazu beitragen die Netzintegration und Smart-Grid-Tauglichkeit von Wärmepumpen erheblich zu verbessern. Weiteres Projektziel ist eine höhere Wirtschaftlichkeit der Energieanlagen. Die Ergebnisse sollen den stabilen und sicheren Betrieb von Verteilnetzen unterstützen, die einen steigenden Anteil an dezentral erzeugter regenerativer Energie sowie zusätzliche elektrische Lasten durch Wärmepumpen bewältigen müssen.