Smart Grid Labor 2018-02-26T20:53:52+00:00

Smart Grid Labor

Im Smart Grids Labor steht eine Testumgebung für Software und Hardware in the Loop Analysen von Smart Grid Komponenten zur Verfügung. Das Zusammenspiel von Solarstrom, Batteriesystemen und flexiblen Lasten mit Smart Metern, Smart Meter Gateways (iMSys), Steuerboxen (Controllable Local Systems) und der Experimentellen Verteilnetz Leitwarte (SIEMENS SPECTRUM POWER 5) wird erforscht. Neben dem Stromnetz werden auch die Wechselwirkungen mit Wärme und Gasnetzen untersucht, und neue Geschäftsmodelle auf der Basis von Smart Grids entwickelt und erprobt.

Experimentelle Verteilnetzleitwarte Ulm

Die Experimentelle Verteilnetzleitwarte ist ein Labor für zukünftige Netzleit- und Managementsysteme, in welchem die Lösungen für die Herausforderungen der Energiewende erforscht werden. „Experimentell“ beschreibt hierbei im Besonderen die Nutzung und die Einsatzkonzepte und nicht die Qualität des eingesetzten Systems. Eingesetzt wird ein industrieübliches Grundsystem vom Typ Siemens Spectrum Power 5. Die Forschungsfragen umfassen die Aspekte Interaktion zwischen Netzbetreibern, die Netzzustandsbestimmung der Niederspannung unter Nutzung der SmartMeter-Infrastruktur, die Untersuchung von Regelstrategien im Rahmen von PowerHardware-in-the-Loop Versuchen sowie des Datenmanagments innerhalb eines Netzbetreibers. Hierzu setzen wir auf Standards wie zum Beispiel IEC61850 (Fernwirkprotokoll mit Objekt-orientiertem Datenmodell) oder auch IEC61970 CIM.

Bei der Einweihung des SmartGrid Labors gehen wir der Frage nach, wie der Einsatz der Leittechnik morgen erfolgt, demonstrieren hierzu die Umsetzungen von IEC 61850 unserer Laborinfrastruktur und zeigen den Mehrwert der Selbstbeschreibung auf.

Reallabor HS Ulm als Demozelle von C/sells

Am oberen Eselsberg entsteht ein neues Gebäude für die Hochschule Ulm, welches als innovatives Forschungsformat konzipiert ist. Neben dem Schwerpunkt ein Energie-Effizienz-Plus-Haus zu sein, ist dieses Gebäude noch viel mehr, ein sogenanntes Reallabor.  Ein neues Modell der Kooperation von Wissenschaft und Gesellschaft, die die Energiewende zum Anfassen ermöglicht. Im Rahmen von C/sells ist der Neubau eine Demonstrationszelle mit regenerativer Technik (u.a. Photovoltaik, Wärmepumpe). Eine experimentelle Verteilnetzleitwarte verbindet nicht nur die Haustechnik des Gebäudes miteinander, sondern ist auch mit den Forschungseinrichtungen/Laboren der Hochschule verbunden und bildet somit ein zellular organisiertes Stromnetz. Durch den Einbau von Smart Metern und CLS-Komponenten ermöglicht dieser innovative Ansatz völlig neue Handlungsräume. Die Verteilnetzleitwarte sendet Steuerbefehle an die dezentralen Energiesysteme und flexiblen Lasten. Je nach Fokus interagieren die einzelnen Komponenten in einem energieeffizienten, netzdienlichen oder wirtschaftlichen „Fahrplan“. Somit wird die Hochschule von einem reinen Lehrgebäude nun zu einer ENERGIE-FLEXIBLE-HOCHSCHULE Ulm.

Anhand von Wetterprognosen und Stundenplänen, kann das Gebäude seinen Energiebedarf vorhersagen und auch vorab Maßnahmen ergreifen um sich vorzubereiten (bspw. erhöhte Nachtlüftung als Vorbereitung auf heiße Sommertage). Das Gebäude versorgt aber nicht nur sich selbst, sondern auch seine Umgebung mit Energie. Das Gebäude ist somit selbst eine Ladesäule, die für E-Bikes, E-Cars aber auch den elektrisch angetriebenen Nahverkehr wie Straßenbahn oder Bus zur Verfügung steht. Diese innovative Ladeinfrastruktur, in Verbindung mit der Leitwarte (die auch die Strombörse und andere netzspezifische Informationen berücksichtigt), ermöglicht es dem Neubau zur Stabilität der Energieversorgung (u.a. Netze) beizutragen.

Die ENERGIE-FLEXIBLE-HOCHSCHULE Ulm – ein Lehr- und Laborgebäude für die „Energiewende zum Anfassen“ – ein „Reallabor“ für Lehrende, für Studierende, für Ulmer Bürger und Ulmer Besucher.

Hardware in the Loop im Smart Grid Labor

Durch die dezentrale Energieversorgung können einige Spannungs- oder Überbelastungsprobleme im Stromnetz auftauchen. Dies führt zu neuen Herausforderungen beim Netzbetrieb und bei der Netzplanung. Die Umsetzung von SmartGrid-Technologien wie steuerbare Erzeuger oder Lasten können solche Probleme lösen und die Netzausbaukosten minimieren. Die SmartGrid-Technologien und ihre Regelungsansätze sollen im Labor getestet werden, bevor sie im Feld umgesetzt werden können. Die im Smart Grid Labor der Hochschule Ulm entwickelte Testumgebung kombiniert eine Software-Simulation in PowerFactory mit der Hardware-Simulation durch ein Power Interface. Die Testumgebung kann physikalische Netzkomponenten (z.B. PV-Wechselrichter) in Wechselwirkung mit realen Netzmodellen simulieren. Als Power Interface simuliert ein Netzsimulator (Regatron ACS.TC 50 kVA) einen Netzanschlusspunkt vom Netzmodell, wobei die Simulationswerte als Sollwerte an das Power Interface verschickt werden. Die Einspeisungswerte des Wechselrichters werden gemessen und als Input in der Software-Simulation eingetragen. Durch diese Hardware/Software-in-the-Loop-Simulation können verschiedene SmartGrid-Technologien und ihre Regelungsansätze sowie die Auswirkung auf das Netz untersucht und ausgewertet werden.