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Microgrid Lab 100: Microgrid Forschungslabor für 100% dezentrale Energieversorgung (Elektrizität, Wärme- und Kälteversorgung): Planung und Installation eines Microgrid als reale Entwicklungsumgebung und Weiterentwicklung von Optimierungsmethoden

Das „Microgrid Lab Wieselburg“ erforscht die Auslegung und den Betrieb von Microgrid-Technologien aus der techno-ökonomischen Perspektive für reale Gebäude unter Berücksichtigung sektoraler Kopplung von Strom und Wärme. Es ist das erste Labor in Österreich, das wirtschaftliche, technische und regulatorische Parameter verbindet und die Weiterentwicklung von Microgrid Planungs- und Steuerungsalgorithmen erlaubt. Diese sind für eine optimale Auslegung und einwandfreien technischen und wirtschaftlichen Betrieb notwendig. Microgrids sind lokale multi-Energienetze, deren Energieströme für Strom, Wärme/Kälte dezentral erzeugt und gespeichert werden. Im Detail wurden im Projekt die neu errichtete Feuerwehrzentrale und das Technologie- und Forschungszentrum in Wieselburg als elektrisches und thermisches Microgrid vernetzt. Folgende erneuerbare Energietechnologien: PV, Speicher, Kältemaschinen, Biomassetechnologien und E-Ladestationen sowie Daten einer Wetterstation wurden vernetzt und werden über eine vorausschauende, intelligente Steuerung kontrolliert. Diese intelligente Steuerung erlaubt es, die Technologien nach verschiedensten Vorgaben zu regulieren. Es werden selbstlernende Algorithmen/Prognosen entwickelt, welche den Kalibrierungsaufwand der Regelung verringern. Ein zentrales Ziel des Forschungslabors ist es, die entwickelten Algorithmen zu verifizieren, zu verbessern und mit einem offenen Kommunikationssystem zu verbinden. Die erlangten Forschungsergebnisse und Microgrids generell können leicht skaliert werden und liefern einen direkten Beitrag zu den Klimazielen. Das Forschungsprojekt "Microgrid Lab 100%" wird gefördert vom Land Niederösterreich.

Schon im ersten Betriebsjahr konnten durch erste Maßnahmen gezeigt werde, dass 97 % des lokal bereitgestellten PV-Stroms auch lokal verbraucht wurde. Durch das übergeordnete Energiemanagementsystem werden zukünftig auch Netzgebühren reduziert, da z.B. Lastspitzen gezielt vermieden werden können. Voraussetzung dafür sind zeitvariable Stromtarife.

Aktuell werden am Microgrid Forschungslabor bereits die ersten Testläufe einer optimierten übergeordneten Regelung unter realen Bedingungen durchgeführt. Die entwickelten und getesteten Optimierungsalgorithmen verarbeiten einerseits Lastdaten des Technologie- und Forschungszentrums (Strom-, Wärme- und Kältebedarf) und andererseits Produktionsdaten der Energieerzeugungsanlagen (PV-Anlage, Hackgutanlagen,…) sowie die aktuellen Speicherzustände der thermischen und des elektrischen Speichers. Durch den entwickelten Regelungsalgorithmus wird sichergestellt, dass entsprechend der gewünschten Zielfunktion: (1.) max. Kosteneinsparung, (2.) max. CO2 Einsparung und (3.) Netzdienlichkeit (Bewertung hinsichtlich Netzes) das optimale Ergebnis erzielt wird.

Video Microgrid Testlab

COMET-Projekte der BEST GmbH & Wien Energie GmbH:

Intelligentes Management von E-Ladeinfrastruktur in Microgrids

Kurzbeschreibung:

Durch die Erweiterung mit E-Ladeinfrastruktur des „Microgrid Lab 100%“ am TFZ Wieselburg erfolgt die Entwicklung von intelligenten Regelungsalgorithmen für die optimale Einbindung der E-Ladeinfrastruktur zur Erforschung des optimierten technischen und wirtschaftlichen Betriebs.

Einerseits wird die optimale Integration von E-Ladeinfrastruktur und E-Fahrzeugen in die bestehende Infrastruktur erforscht. Die Berücksichtigung von Elektro-Mobilitätsspezifischen Rahmenbedingungen erfolgt bereits in der Planung durch die Integration in optimierungsbasierte Planungsplattform und der Berechnung von unterschiedlichen Use Cases.

Darüber hinaus erfolgt die Entwicklung von Vorhersagemodellen für die optimale Steuerung der Ladeinfrastruktur im Microgrid, als auch die Entwicklung von Cloud-basierten API’s und GUIs für den Model Prädiktiven Controller. Konfigurationen und Settings werden im Microgrid Lab getestet, um die Steuerung und das Energiemanagement zu optimieren.

Projektziele:

Installation der E-Ladeinfrastruktur am TFZ Wieselburg
Implementierung der E-Ladeinfrastruktur ins „Microgrid Lab 100%“
Entwicklung und Tests unterschiedlicher Regelungsstrategien (z.B.: MPC Regelung) für die Steuerung der installierten Ladeinfrastruktur zur:
- Ausnutzung von Gleichzeitigkeiten (z.B. PV-Überschuss, Batteriespeicher)
- Evaluierung der Möglichkeiten hinsichtlich der Nutzung von E-Fahrzeugen zur Bereitstellung von Flexibilitäten und Lastverschiebungsmöglichkeiten
- Koordinierte Beladung von E-Fahrzeugen
- Wirtschaftlichen Betriebsweise durch:
  - Kostenminimierung für Betreiber von Ladeinfrastruktur, sowie für Ladevorgänge von E-Fahrzeugen
  - Maximierte Ausschöpfung erneuerbarer Energieerzeugungsanlagen sowie Energiespeicher
Optimale Einbindung von Ladeinfrastruktur in Microgrid-Controller inkl. Entwicklung von Vorhersagemodellen