Forschungsgruppe will flexible Lasten wie E-Auto-Ladepunkte intelligent regeln

Eine Forschungsgruppe um die Hochschule-München-Professorin Stephanie Uhrig zeigt, wie sich flexible Lasten – beispielsweise Wärmepumpen und Ladepunkte für die Elektromobilität – intelligent regeln lassen. Beauftragt haben das Vorhaben die Stromnetzbetreiber LEW Verteilnetz und Stromnetz Berlin sowie der Mobilfunknetzbetreiber e*Message.

„Die zunehmende regenerative Energieversorgung, etwa durch Photovoltaik auf dem eigenen Hausdach, sorgt für stark variierende Einspeisung“, erläutert Uhrig die Ausgangssituation der Forschung. Direkt genutzt wird der erzeugte Strom aber nicht unbedingt in den Zeiten der Erzeugungsspitzen. Das Ausregeln von Einspeisung und Verbrauch ist für Netzbetreiber aufwendig. Bisher wird ein Zuviel an Energie etwa über Pumpenspeicherkraftwerke gespeichert, was jedoch nicht ohne Energieverlust möglich ist.

Demgegenüber stehen sogenannte flexible Lasten – dazu zählen Wärmepumpen, Speicherheizungen, Ladepunkte für Elektromobilität und neuerdings auch Klimaanlagen –, deren Strombedarf variabel innerhalb bestimmter Zeitfenster gedeckt werden kann. „Genau hier greift das Forschungsprojekts FLAIR²“, so Uhrig: „Damit können wir vor Ort auf die Herausforderungen von dezentralen Erzeugungsanlagen mit steuerbaren Verbrauchseinrichtungen wie Wärmepumpen und Wallboxen für E-Mobilität reagieren.“

Können Erzeugung und Verbrauch lokal überlagert werden, wird das bestehende Stromnetz besser genutzt. „Das ist für uns als Verteilnetzbetreiber ein wichtiger Aspekt bei der Transformation hin zu einem Energiesystem mit vielen dezentralen Stromerzeugern in der Fläche“, ergänzt Sonja Baumgartner, die das Projekt bei LEW Verteilnetz koordiniert.

Feldversuch in Stadt & Land

Herzstück des Konzepts sind Steuerboxen inklusive des intelligenten FLAIR²-Moduls. Im Rahmen eines Ende 2021 gestarteten Feldversuchs wurden damit mehr als 70 Haushalte ausgestattet – verteilt auf das ländliche Gebiet von LEW Verteilnetz im Südwesten Bayerns sowie auf das städtisch geprägte Berliner Stromnetz. Um valide Messergebnisse für die Forschung zu erzielen, werden minütlich Spannungs- und Strommesswerte aus den Steuerboxen pseudonymisiert an die Hochschule München gesendet.

Die Analyse der im Feldversuch bereits generierten Messdaten zeigt, dass sich die Netzsituation – das Verhältnis von Last zu Erzeugung – nicht nur zwischen Stadt und Land, sondern auch innerhalb eines Straßenzugs deutlich unterscheiden kann. „Darauf können wir mit dem FLAIR²-Modul situationsgerecht netzdienlich Einfluss nehmen und dabei vertraglich vereinbarte Freigabezeiten der Netzbetreiber sowie Mindestladezeiten der flexiblen Anlagen berücksichtigen“, erläutert Uhrig. Aus der Menge von Lastprofilen, die der Feldversuch liefert, ließen sich wesentliche Szenarien ableiten, in denen die FLAIR²-Steuerung bestehende Netzkapazitäten optimal auslastet.

Eigenverbrauch optimieren

Durch die lokale Messung am Haushalt werden individuelle Fahrpläne für die Verbrauchseinrichtungen des jeweiligen Haushalts von einem Algorithmus errechnet. „Das hat unterm Strich nicht nur Vorteile für den Netzbetreiber, sondern auch für die Verbraucher selbst“, unterstreicht Uhrig. Diese profitierten von den reduzierten Netzentgelten für regelbare Lasten und könnten mithilfe eines „Home Energy Management Systems“ selbst entscheiden, welche Verbrauchseinrichtung gerade Priorität haben soll.

Das Forschungsprojekt FLAIR², dessen Laufzeit noch bis November 2023 angesetzt ist, realisiert damit laut den Initiatoren drei Ziele: Es vermeidet Energieengpässe, es mildert Leistungsspitzen ab und es macht das System insgesamt unempfindlicher. Vor allem in Zeiten der Energiekrise werde es damit zum wichtigen Baustein eines dezentral und regenerativ aufgestellten Energiesystems.