Einer der von den ISFH-Forschern evaluierten Distrikte.

Bild: ISFH

 

Das Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) prüft, ob erneuerbare Energien in einigen süddeutschen Stadtteilen 80% des Strom- und Wärmebedarfs zusammen decken können. 

Wissenschaftler des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) in Deutschland untersuchen die Machbarkeit der Stromversorgung und Heizung ganzer Stadtteile mit Wind-, Solar- und Wärmepumpen.

Die deutsche Gruppe möchte insbesondere untersuchen, wie der Anteil erneuerbarer Energien in Wohngebieten in verschiedenen Szenarien mit thermischen und elektrischen Speichersystemen in Verbindung mit Wärmepumpen erhöht werden kann.

Zu diesem Zweck wurden zwei Wohngebiete in Niedersachsen und Bayern im Norden bzw. Süden des Landes ausgewählt und deren Strom- und Wärmeerzeugung sowie -bedarf unter Berücksichtigung der Stromerzeugung aus Wind und Sonne in ihrer Nähe berechnet.

„Das Ergebnis hat gezeigt, dass mit einem gut gewählten Management eine sehr hohe regionale Abdeckung mit erneuerbaren Energien erreicht werden kann, die die 80% -Marke überschreitet“, erklärte Tobias Ohrdes, Leiter der ISFH-Arbeitsgruppe.

Nach ihren Simulationen könnten mehr als 60% des Strombedarfs direkt durch Wind- und Sonnenenergie gedeckt werden. Weitere 20% des Bedarfs können durch Batteriespeicherung und intelligente Steuerung der Wärmepumpen mit lokal erzeugter Wind- und Solarenergie gedeckt werden. Wenn der Wärmepumpenbetrieb in den gesamten 

Bezirken koordiniert wird, steigt die erneuerbare Versorgung im Vergleich zu einem unkoordinierten Betrieb um weitere vier Prozentpunkte, so die Hameln-Forscher.

Bei den Ergebnissen muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Windparks in das Mittelspannungsnetz eingespeist werden und dieser Strom daher per se nicht für regionale Bedürfnisse genutzt werden kann. „Ein Argument für die regionale Nutzung der Windenergie ist, dass ihre Erzeugung im Laufe des Jahres in der Regel gut zur Nachfrage nach Wärmepumpen in Gebäuden passt“, fuhr Ohrdes fort. 

Aus den Untersuchungen des vom Bundeswirtschaftsministerium finanzierten Projekts sollten nun Ableitungen entstehen. „Wir werden Planern Empfehlungen geben, wie die Stromversorgung aus Windkraft- und Solarsystemen am besten mit der Nachfrage nach Wärmepumpen in Wohngebieten kombiniert werden kann“, erklärte Ohrdes und fügte hinzu, dass in Zusammenarbeit mit der Lower fünf weitere Wärmepumpenbezirke geschaffen werden Sächsische Klimaschutz- und Energieagentur.

Das Forschungsinstitut OFFIS beteiligt sich ebenfalls an dem Projekt, um zu testen, wie die Stromabgabe aus den Speichersystemen verwaltet wird. Mehrere mit Batteriespeicher ausgestattete Unternehmen haben die von der OFFIS-Gruppe geschaffenen sogenannten "Software-Agenten" getestet. „Solche Software-Agenten können Entscheidungen unabhängig treffen und sie können auch sehr gut gesteuert werden“, erklärte Martin Tröschel, Leiter der OFFIS-Co-Gruppe für verteilte künstliche Intelligenz.

Es wird behauptet, dass die Software-Agenten unabhängig entscheiden können, wann der Batteriespeicher geladene Energie in das Netz übertragen soll, wobei die Spitzenrasur in der Software als Schlüsselkriterium ausgewählt wird. „Das System hat sich im Feldtest erfolgreich vollständig organisiert“, sagte Tröschel. „Es gibt keine zentrale Behörde, die jeder Speichereinheit einen Zeitplan zuweist, wie dies bei virtuellen Kraftwerken der Fall ist.“

Dies wird von den Wissenschaftlern als großes Plus angesehen, insbesondere im Hinblick auf die weitere Zunahme des Einsatzes dezentraler Systeme für erneuerbare Energien. „Zentrale Steuergeräte werden mit einer zunehmenden Anzahl von Stromerzeugern an ihre Grenzen stoßen“, fügte die gemeinsame Gruppenleiterin Stefanie Holly hinzu. Für die Zukunft ist es eine wichtige Aufgabe der angewandten Forschung, die Skepsis der Power Manager gegenüber Software-Agenten zu beseitigen.

Das Forschungsprojekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Quelle: PV-Magazin

 One of the districts evaluated by the ISFH researchers.
 Image: ISFH

The Institute for Solar Energy Research Hameln (ISFH) is testing whether renewable energies can cover 80% of the electricity and heating needs in some southern German districts together. 

Scientists at the Institute for Solar Energy Research Hameln (ISFH) in Germany are investigating the feasibility of supplying electricity and heating entire city districts with wind, solar and heat pumps .

In particular, the German group wants to investigate how the share of renewable energy in residential areas can be increased in different scenarios with thermal and electrical storage systems in combination with heat pumps.

For this purpose, two residential areas in Lower Saxony and Bavaria, in the north and south of the country respectively, were selected and their electricity and heat generation and demand calculated, taking into account the electricity generation from wind and sun in their vicinity.

"The result has shown that with well-chosen management, a very high regional renewable energy coverage can be achieved, exceeding the 80% mark," explained Tobias Ohrdes, head of the ISFH working group.

According to their simulations, more than 60% of the electricity demand could be covered directly by wind and solar energy. Another 20% of the demand can be met by battery storage and intelligent control of the heat pumps with locally generated wind and solar energy. If heat pump operation is coordinated across the 

districts, the renewable supply increases by a further four percentage points compared to uncoordinated operation, according to the Hamelin researchers.

However, the results must take into account that the wind farms are fed into the medium-voltage grid and this electricity cannot therefore be used for regional needs per se. "One argument for the regional use of wind energy is that its generation during the year usually fits well with the demand for heat pumps in buildings," Ohrdes continued. 

Derivatives should now emerge from the research conducted by the project funded by the Federal Ministry of Economics and Technology. "We will provide planners with recommendations on how best to combine electricity supply from wind power and solar systems with demand for heat pumps in residential areas," Ohrdes explained, adding that five more heat pump districts will be created in cooperation with the Lower Saxon Climate Protection and Energy Agency.

The OFFIS research institute is also involved in the project to test how the electricity output from the storage systems is managed. Several companies equipped with battery storage systems have tested the so-called "software agents" created by the OFFIS group. "Such software agents can make decisions independently and they can also be controlled very well," explained Martin Tröschel, head of the OFFIS co-group for distributed artificial intelligence.

It is claimed that the software agents can independently decide when the battery storage should transfer charged energy to the grid, with peak shaving selected in the software as a key criterion. "The system has successfully organised itself completely in the field test," Tröschel said. "There is no central authority that assigns a schedule to each storage unit, as is the case with virtual power plants."

This is seen as a big plus by the scientists, especially in view of the further increase in the use of decentralised renewable energy systems. "Central control units will reach their limits with an increasing number of power generators," added joint group leader Stefanie Holly. For the future, it is an important task of applied research to eliminate the scepticism of power managers towards software agents.

The research project is funded by the German Federal Ministry of Economics and Technology.

Source: PV Magazine