BEST – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH ist ein technologischer Vorreiter im Bereich Steuerungssysteme für Bioenergietechnologien. So liefert dieses Grundlagenforschungsprojekt den Grundstein für innovative selbstlernende Regelungskonzepte von Microgrids, die Wärme, Strom und Bio-Synthetic Natural Gas (SNG) oder Biogas enthalten.

Mikro-Netze (Microgrids), ein Unterbereich der Intelligenten Strom/Energie-Netze (Smartgrids), zeichnen sich durch eine enge räumliche Bindung von Energieerzeugungseinheiten und Verbrauchern aus. Die verschiedenen Märkte (die größten sind Asien, Nordamerika und der europäische Raum) zeichnen sich durch verschiedene Technologiemixe aus. Diese umspannen eine Vielzahl von unterschiedlichen Technologien wie beispielsweise Biomasse, Photovoltaik, Kraft-Wärmkopplung und Speichertechnologie. Alle diese Technologien müssen im Einsatz koordiniert und gesteuert werden.

Die übergeordnete Steuerung ist für die Optimierung verschiedener dezentraler Energieressourcen (DERs) und deren koordinierten Echtzeitbetrieb im System verantwortlich. Der Modellierungsrahmen für den Microgrid Supervisory Controller, der derzeit bei BEST entwickelt wird, basiert auf Model Predictive Control (MPC). In jedem Zeitschritt berechnet der MPC-Regler die Regelsollwerte durch Lösung eines offenen Optimierungsproblems für den Vorhersagehorizont und wendet dann die ersten Werte der berechneten Regelsequenzen auf das System an. Beim nächsten Zeitschritt werden die aktualisierten Zustände und Messwerte des Systems vom Regler erfasst, und dann wird der Optimierungsschritt wiederholt.

Zur Vorhersage der Last und der Erzeugung (z.B. PV) werden KI-basierte Vorhersagealgorithmen entwickelt und im Rahmen der übergeordneten Steuerung implementiert. Die Echtzeitmessungen der Gebäude- und Versorgungsdaten sowie der verschiedenen Technologien werden von verschiedenen Sensoren über standardisierte Kommunikationsschnittstellen, z. B. Modbus/TCP-Kommunikationsprotokoll, erfasst.

Zur Evaluierung der entwickelten mathematischen und physikalischen Modelle wurden relevante Fallstudien durchgeführt, im Rahmen derer mögliche Energieeinsparpotenziale durch den optimierten Betrieb von Biowärmetechnologien in Kombination mit Solartechnologien und Mikro-KWKs und die daraus resultierenden CO2 Einsparungen untersucht werden. Die Ergebnisse dienen unter anderem dazu die Potenziale für die neue Systemregelungstechnologie auf größere Regionen zu extrapolieren.

Die Entwicklung übergeordneter Regelungsalgorithmen und die daraus resultierende optimale Koordination von Erzeugung und Verbrauch wird die Eigennutzung von regenerativ erzeugter Energie in Gemeinden und Quartieren weiter erhöhen. Dies führt zu einer erheblichen Senkung der Kosten und der CO2-Emissionen. Dieser innovative Ansatz wird das Erreichen der Klimaziele beschleunigen, die Versorgungssicherheit für Gemeinden erhöhen und neue Anwendungsfälle für Versorgungsunternehmen und Netzbetreiber schaffen.