Die Einspeisung eines zunehmenden Anteils erneuerbarer Energien in das Stromnetz ist eine Herausforderung, da erneuerbare Energiequellen von Natur aus unstetig sind: Windturbinen und Sonnenkollektoren produzieren nur dann Energie, wenn der Wind weht und die Sonne scheint. Um dieses Problem zu l\u00f6sen, hat das ACA-MODES-Konsortium intelligente Regelungssysteme auf regionaler Ebene entwickelt und getestet. Adrian B\u00fcrger und Parantapa Sawant waren die technischen Leiter des Projekts an der Hochschule Karlsruhe bzw. an der Hochschule Offenburg. W\u00e4hrend des Projekts schlossen sie ihre Promotionen ab und arbeiteten als Postdocs weiter im Projekt.<\/p>\n
Unabdingbar: die Anpassung des Stromnetzes an die zunehmende Einspeisung erneuerbarer Energien <\/strong><\/p>\n Der Europ\u00e4ische Green Deal zielt darauf ab, bis 2050 CO2-Neutralit\u00e4t zu erreichen. Um das Energiesystem zu dekarbonisieren, unterst\u00fctzt die EU die Entwicklung eines weitgehend auf erneuerbaren Ressourcen basierenden Stromsektors. Dies bringt jedoch neue Herausforderungen mit sich. Erstens muss ein wachsender Anteil der ungleichm\u00e4\u00dfig verteilten und unsteten Erzeugung eingespeist werden. Wind- und Solarparks sind in Gebieten mit geeigneten nat\u00fcrlichen Bedingungen konzentriert, und ihre Produktion schwankt sowohl saisonal als auch im Laufe des Tages. Um die Stromnachfrage zu bedienen, sorgen die Netzbetreiber daf\u00fcr, dass die Kraftwerke die richtige Menge Strom zur richtigen Zeit produzieren. Da die Speicherkapazit\u00e4t begrenzt ist, muss das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage st\u00e4ndig aufrechterhalten werden, um einen Zusammenbruch des Energiesystems zu vermeiden. Damit das Netz die durch erneuerbare Energien bedingten Schwankungen des Angebots bew\u00e4ltigen kann, kommen verschiedene Flexibilit\u00e4tshebel in Betracht: eine bessere Vernetzung der Energiesysteme, die Erh\u00f6hung der Speicherkapazit\u00e4t oder die Einrichtung intelligenter Regelungssysteme. Die zweite Herausforderung, die der wachsende Anteil an erneuerbaren Energien mit sich bringt, ist die \u00c4nderung der Versorgungsstruktur. Prosumer-Geb\u00e4ude, die nicht nur Energie verbrauchen, sondern diese auch aus erneuerbaren Quellen erzeugen, werden immer wichtiger. Lokale Netze werden daher eine wichtige Rolle im Energienetz der Zukunft spielen. Dies ebnet den Weg f\u00fcr ein zunehmend dezentralisiertes Stromsystem.<\/p>\n <\/strong>Entwicklung intelligenter Regelungssysteme und Tests im Drei-L\u00e4nder-Raum<\/strong><\/p>\n Das ACA-MODES-Projekt zielte darauf ab, die Netzflexibilit\u00e4t durch die Entwicklung fortschrittlicher Steuerungsalgorithmen f\u00fcr Energiesysteme zu verbessern. \u201eAufgrund der fluktuierenden Natur der erneuerbaren Energiequellen ist eine vorausschauende Steuerung vieler dezentraler Prosumer erforderlich, um Energie auf intelligente Weise zu verwalten. Wir haben uns mit der Koordination solcher Systeme besch\u00e4ftigt\u201c, sagt Adrian B\u00fcrger. Die Arbeit des Konsortiums bestand darin, Algorithmen zu entwickeln und sie dann in der Praxis zu testen. Die Algorithmen sollen Angebot und Nachfrage vorhersagen und das Netz koordinieren und stabilisieren. \u201eNat\u00fcrlich war dies ein technisches Projekt, das viel mit ingenieurwissenschaftlichen Aspekten von Energiesystemen zu tun hat, aber die L\u00f6sungen, die wir gefunden haben, werden zur L\u00f6sung von Umweltproblemen beitragen, indem sie den Einsatz fossiler Brennstoffe verringern\u201c, f\u00fcgt Parantapa Sawant hinzu.<\/p>\n Die vom Konsortium entwickelten Algorithmen wurden dann im Rahmen eines koordinierten Echtzeitbetriebs von f\u00fcnf Energielaboren am Oberrhein getestet. Die Oberrheinregion mit ihren Energieversorgern und -genossenschaften ist ein interessantes Testgebiet f\u00fcr den grenz\u00fcberschreitenden, netzkonformen Betrieb von Energiesystemen. Jedes Labor bestand aus einer Anlage f\u00fcr erneuerbare Energien, Speichern und verschiedenen Komponenten f\u00fcr Heizung, L\u00fcftung und Klimatisierung (z. B. W\u00e4rmepumpen, Fotovoltaikanlagen oder solarthermische Kollektoren). \u201eIn diesen f\u00fcnf Laboren haben wir alle typischen Energietechnologien in Geb\u00e4uden abgedeckt\u201c, erkl\u00e4rt Parantapa Sawant. \u201eEs war eine Herausforderung, f\u00fcnf Labore parallel zu betreiben\u201c, f\u00fcgt Adrian B\u00fcrger hinzu. \u201eWenn wir Tests f\u00fcr die Algorithmen durchgef\u00fchrt haben, konnte es theoretisch in einem Labor zu einem technischen Ausfall kommen, was f\u00fcr die anderen Labore \u00e4rgerlich ist, aber das ist ein Abbild der Realit\u00e4t, denn Ausf\u00e4lle k\u00f6nnen jederzeit passieren. Es gibt also einen guten Einblick in die reale Anwendbarkeit\u201c.<\/p>\n <\/strong>Neue Projekte zur Verbesserung der Energieeffizienz am Oberrhein in Planung <\/strong><\/p>\n Adrian B\u00fcrger und Parantapa Sawant arbeiten weiterhin auf dem Gebiet der Energieinformatik. Adrian B\u00fcrger ist Mitgr\u00fcnder von PATH TO ZERO, ein Software-Dienstleistungsunternehmen im Energiebereich. Es bietet Optimierungsdienstleistungen an, die Unternehmen helfen, die richtigen Entscheidungen zur Dekarbonisierung zu treffen. Parantapa Sawant ist inzwischen Forschungs- und Entwicklungsingenieur in der Arbeitsgruppe Geb\u00e4udetechnik an der Fachhochschule Nordwestschweiz. Sein n\u00e4chstes Projekt wird sich auf kleinere Systeme konzentrieren, wie z.B. einzelne W\u00e4rmepumpenanlagen oder Blockheizkraftwerke, die auf intelligente Weise Energie erzeugen, speichern und verbrauchen k\u00f6nnen.<\/p>\n<\/i>Das Projekt ACA-MODES (\u201cA<\/strong>dvanced C<\/strong>ontrol A<\/strong>lgorithm for the M<\/strong>anagement o<\/strong>f D<\/strong>ecentralised E<\/strong>nergy S<\/strong>ystems“) begann im Oktober 2019 und endete im September 2022. Es wurde von der Europ\u00e4ischen Union im Rahmen des Programms Interreg V Oberrhein und von den franz\u00f6sischen und deutschen Regionalpartnern der Initiative \u201eWissenschaftsoffensive\u201c kofinanziert und brachte sechs akademische Partner zusammen: die Hochschule Offenburg, INSA Strasbourg, Universit\u00e4t Freiburg, Hochschule Karlsruhe, Hochschule Koblenz und die Fachhochschule Nordwestschweiz.<\/p>\n<\/i>Die Wissenschaftsoffensive: Aufgrund ihres Erfolgs wird die Initiative im Zeitraum 2021-2027 fortgef\u00fchrt, f\u00fcr den zwei Projektaufrufe vorgesehen sind. Aufbauend auf der Dynamik der grenz\u00fcberschreitenden wissenschaftlichen Zusammenarbeit m\u00f6chten die mitfinanzierenden Partner der Wissenschaftsoffensive nun den Transfer und die Verwertung der Ergebnisse der \u00f6ffentlichen Forschung unterst\u00fctzen und den positiven Effekt der wissenschaftlichen Erkenntnisse auf die Unternehmen und die Gesellschaft verst\u00e4rken, zugunsten der wirtschaftlichen, sozialen und \u00f6kologischen Entwicklung der Trinationalen Metropolregion Oberrhein. Der vierte Aufruf der Wissenschaftsoffensive ist seit dem 5. Januar 2023 ver\u00f6ffentlicht (bis zum 24. M\u00e4rz) und legt den Schwerpunkt auf den Wissens- und Technologietransfer. Gleichzeitig tr\u00e4gt er somit zur Erreichung der Ziele der Trinationalen Metropolregion Oberrhein (TMO) bei. Alle Informationen zur Wissenschaftsoffensive sind auf der Webseite der S\u00e4ule Wissenschaft<\/a> zu finden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Die Einspeisung eines zunehmenden Anteils erneuerbarer Energien in das Stromnetz ist eine Herausforderung, da erneuerbare Energiequellen von Natur aus unstetig sind: Windturbinen und Sonnenkollektoren produzieren nur dann Energie, wenn der Wind weht und die Sonne scheint. Um dieses Problem zu l\u00f6sen, hat das ACA-MODES-Konsortium intelligente Regelungssysteme auf regionaler Ebene entwickelt und getestet. 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