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BEGLEITUNG NETZAUSBAUPLANUNG

auf die Zukunft vorbereitet

Dieses laufende Projekt untersucht verschiedene Szenarien zum Ausbau Erneuerbarer Energien, Elektromobiltät und Sektorkopplung und deren Auswirkung auf das Mittelspannungsnetz unseres Kunden. Im Anschluss erarbeiten wir Ausbauempfehlungen zur Sicherung der Versorgungszuverlässigkeit und vergleichen die damit verbundenen Kosten mit verschiedenen Flexibilitätsoptionen. Startpunkt des Projekts war die Plausibilisierung vorhandener Kundendaten und die Erstellung fehlender Lastprofile entsprechend der lokalen Bevölkerungsstatistik z.B. von privaten Haushalten oder von ladenden Elektroautos. Zudem haben wir anhand der Sonneneinstrahlung der potentiellen Photovoltaik-Standorte die Erzeugungsprofile der Photovoltaikanlagen ermittelt. Es ist ebenso Bestandteil diesen Projekts den Eigenverbrauch der PV-Anlagen zu optimieren. Im Anschluss führen wir die Netzberechnung und Analyse mit der Softwarebibliothek PyPSA durch. Die Empfehlungen zum Netzausbau werden letztendlich auch mit Hilfe eines Optimierungsalgorithmus aus dieser Softwarebibliothek erstellt. Unser Kunde in diesem Projekt ist die Eniwa AG, ein Schweizer Energieversorger, dessen Versorgungsgebiet im Kanton Aargau liegt.

DYNAMISCHE STABILITÄTSANALYSEN

für ein sicheres Netz

Ziel des Projektes war die Erstellung der Inhalte eines Online-Kurses für die Planung von Erneuerbaren Energiesystemen. Hier ging es unter anderem um die verschiedenen Typen von PV-Anlagen und den entsprechenden Wechselrichtern, insbesondere deren Regelung und ihre Wirkung auf das Stromnetz darzustellen. Anhand von Testnetzen in einer Onlinesimulationsumgebung zeigen wir den Teilnehmern, wie man kleine Netze stabil auf Basis von Erneuerbaren Energien auslegt. Unser Kunde in diesem Projekt, die Renewables Academy AG, ist einer der weltweit führenden Anbieter für Weiterbildungen im Erneuerbare-Energien Bereich und international unter anderem für Ernst and Young und die GIZ tätig.

PLANUNG VON MIKRO- UND INSELNETZEN

Studie zur Netzoptimierung

Ziel diesen Projektes war die kostenoptimale Elektrifizierung eines Dorfes in Nigeria mit einem Mikroenergiesystem, dessen Energieversorgung zu mindestens 90 % erneuerbar ist. Das besagte Dorf (mit ca. 20 kW Peaklast) sollte nicht an das nationale Stromnetz angeschlossen werden. Stattdessen war es unsere Aufgabe zu berechnen, wie mit einem Inselnetz die Stromversorgung sichergestellt werden kann. Anhand der vorgegeben Lastprofile und der Entwicklung des zukünftigen Stromverbrauchs haben wir optimale Ausbaukonfigurationen eines hybriden Stromsystems mit PV-Anlagen, Dieselgeneratoren und Batteriespeichern mit der Softwarebibliothek  PyPSA ermittelt. Damit konnten wir eine kostenoptimale Systemplanung vornehmen und die Gesamtsystemkosten über die Projektlaufzeit von 15 Jahren minimieren. Durch Verwendung unseres Softwarepakets konnten wir in der Optimierung im Vergleich zu einer analogen Studie die Gesamtkosten um 20 % reduzieren.

EVALUATION VON PLANUNGSSOFTWARE

die beste Software finden

In dieser Studie haben wir ein Planungstool für Mikronetze in Hinblick auf die Bedürfnisse unserer Kunden evaluiert. Wir haben sowohl die Funktionalität als auch die Code-Qualität analysiert und konnten bestehende Einschränkungen bei der Verwendung und den Ergebnissen des Planungstools aufzeigen. Gleichzeitig haben wir den Softwareentwicklungsprozess des Unternehmens und die Qualität des Quellcodes erheblich verbessert.

VALIDIERUNG DYNAMISCHER NETZMODELLIERUNGS-SOFTWARE IN EINEM TESTLABOR

Weiterentwicklung von PowerDynamics.jl im Projekt EriGrid

Gemeinsam mit dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung haben wir die Open-Source Bibliothek PowerDynamics.jl entwickelt. Um diese zu validieren haben wir zwei Wochen im Smart Grid Technologie-Laborator des spanischen Forschungsinstituts TECNALIA gearbeitet. Der Aufenthalt fand im Rahmen des ERIGrid Projekts des Horizon 2020 Programmes der EU statt. Gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Deutschland und Spanien haben wir verschiedene Topologien von Stromnetzen im Labor nachgebaut und die Ergebnisse unserer Simulationen mit den Messungen verglichen. Diese haben uns in unserem Modellierungsansatz bestätigt sowie Verbesserungen angestoßen, wie wir die Simulationen noch realitätsnaher gestalten können.

FORSCHUNGSPROJEKT ZU DYNAMISCHER NETZMODELLIERUNG

Aufbau eines Power-in-the-Loop Teststandes

elena international ist Teil des Projekts MARiE (Dynamische Modellierung zur Analyse und Regelung intelligenter Energienetze), welches vom BMWi innerhalb des 7. Energieforschungsprogramms gefördert wird. Zusammen mit Prof. Schiffer aus dem Fachgebiet Regelungssysteme und Netzleittechnik der BTU Cottbus ist das Ziel die Aufstellung generischer Basis-Modelle von geregelten netzgebundenen Wechselrichtern in PowerDynamics.jl (https://github.com/JuliaEnergy/PowerDynamics.jl). Deren praktische Validierung erfolgt in einem eigens für das Projekt errichteten Power-in-the-Loop Teststandes (PIL-TS) an der BTU Cottbus. Keine kommerziell oder öffentlich verfügbare Software beinhaltet bisher solche Modelle. Damit wird PowerDynamics.jl die erste Softwarelösung zur dynamischen Simulation elektrischer Netze mit hohem Anteil EE sein, die folgende Innovationen beinhaltet:

  1. Experimentell validierte generische Basis-Modelle für die zwei Hauptbetriebsarten von netzgebundenen Wechselrichtern (netzspeisend und netzbildend)

  2. Die Integration neuester, netzstützender Regelungskonzepte aus der Forschung zur Erbringung von Systemdienstleistungen durch EE

  3. Die vollständige Implementierung in der Open-Source (OS)-Programmiersprache Julia, welche performante Simulationen erlaubt.

 

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