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Photovoltaik-Hybridanlagen für netzferne Orte
Projektinfo 16/2011
 

In dezentralen Stromversorgungen sind Informations- und Steuerungsnetzwerke von zentraler Bedeutung.
© Fraunhofer ISE

Neues Betriebssystem für Inselnetze

Selbst in einem abgelegenen Dorf, abseits der öffentlichen Stromversorgung, gibt es einen modernen Alltag mit Radio, Waschmaschine und Elektrogeräten. Es ist energetisch eine „Insel“. Den Strom liefert eine Hybridanlage, die verschiedene regenerative Stromquellen und einen zusätzlichen Dieselgenerator kombiniert, gepuffert durch ein Batteriesystem. Ein Informations- und Steuerungsnetzwerk mit einem neuen Betriebssystem hält das Inselnetz (Mini-Grid) stabil.

Das vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE gemeinsam mit dem Industriepartner Steca entwickelte Kommunikationsprotokoll Universal Energy Supply Protocol (UESP) ermöglicht in dezentralen Stromversorgungen ein optimiertes Zusammenspiel von Erzeugern und Verbrauchern. Ist zur Betriebsführung ein übergeordnetes Energiemanagement System (EMS) verfügbar, berechnet dieses einen optimierten Fahrplan und steuert die einzelnen Verbraucher und Erzeuger. Ohne EMS verteilt die Batterie ihren Ladezustand im Netzwerk, sodass Erzeuger und Speicher sich dementsprechend zu- oder abschalten können.

Die Ergebnisse des UESP-Projektes fließen in eine neue CANopen Anwendungsspezifikation CiA 454 Energy Management Systems ein. Diese nutzt die Firma KACO new energy in einem Forschungsvorhaben, in dem sie größere Inselnetze konzipiert, die auch Gewerbemaschinen versorgen und bei Bedarf auch an öffentliche Netze gekoppelt werden können.

Bild 1 - projekt 1611 00: In dezentralen Stromversorgungen sind Informations- und Steuerungsnetzwerke von zentraler Bedeutung.
Copyright: Fraunhofer ISE
Bild 2 - projekt 1611 01: Abb. 1: Einfaches UESP-System zur Versorgung eines Verbrauchers ( mit separater Anbindung und Versorgung der intelligenten Interfaces).
Copyright: Fraunhofer ISE / KACO new energy GmbH
Bild 3 - projekt 1611 02: Abb. 2: Das neue Anlagenkonzept für größere Inselanlagen verbindet Wechselstrom- und Gleichstromquellen zu einem regionalen Netz- und Speichersystem.
Copyright: KACO new energy GmbH
Bild 4 - projekt 1611 03: Abb. 3: Der Tracker richtet die konzentrierenden PV-Module exakt auf den Stand der Sonne aus. Im Inselsystem von Wadi Al Natroon in Ägypten versorgen sie Wasserpumpen mit elektrischer Energie, die Kommunikation erfolgt über das standardisierte CANopen Protokoll.
Copyright: Fraunhofer ISE
Bild 5 - projekt 1611 04: Abb. 4: Die Bündelfunkanlage für Kommunikation und Überwachung einer regionalen Eisenbahnlinie auf dem Brandeckkopfturm bei Offenburg wird mit einer PV-Hybridanlage betrieben.
Copyright: Steca Elektronik GmbH
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Der potenzielle Markt für autonome Stromversorgungen ist groß: Rund 1,4 Milliarden Menschen in ländlichen Regionen haben noch keinen Stromanschluss. Ein weiteres Einsatzgebiet sind Mess- und Verkehrsleitsysteme sowie Telekommunikationsanlagen. Nach Schätzungen von Fraunhofer ISE gibt es in Europa rund 300.000 Häuser und Gastgewerbebetriebe ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz. Hier können regenerative Energien sehr gut eingesetzt werden: Oft ist es wirtschaftlicher, Strom mit einer Solaranlage zu erzeugen, als das Versorgungsnetz auszubauen oder Dieselgeneratoren zu nutzen.

Adressen

Koordination Forschung und Entwicklung UESP
Fraunhofer ISE

Industriekoordination UESP
Steca Elektronik GmbH

Projektkoordination Inno-System
KACO new energy GmbH

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