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Energiemanagementlabor

Sektorkopplung durch effizientes Energiemanagement und intelligente Messsysteme

DEWESoft Sirius DAQ Messsystem
DEWESoft Sirius DAQ Messsystem

Das Energiemanagementlabor bietet einen Raum zur Untersuchung von innovativen Energiemanagementkonzepten für Nur-Strom-Haushalt- und Prosumer-Demonstratoren. Im Zentrum der Forschung stehen das Prosumer-Verhalten im Kontext der Elektromobilität, die Kopplung des Wärme- und Elektrizitätssektors, das Last- und Speichermanagement so- wie neu entwickelte Zähl- und Messkonzepte. Hierfür kann auf zahlreiche Geräte, wie beispielsweise diverse AC-Lasten, DC-Quellen, eine Ladeinfrastruktur sowie ein Wärmepumpenteststand bestehend aus einer Luft-Wasser-Wärmepumpe, einer Klimakammer und einem Heizkreislauf zurückgegriffen werden. Zur Messung der auftretenden Ströme und Spannungen werden mehrkanalige Messsysteme der Firma DEWESoft verwendet. Durch die leistungs- und datentechnische Kopplungen des Energiemanagementlabors mit dem Netzdynamiklabor besteht zudem die Option von laborübergreifenden Messungen. Dies ermöglicht die Bearbeitung neuer Forschungsfragen und -projekte im Bereich der ganzheitlichen laborbasierten Forschung, wie beispielsweise die Auswirkungen eines Smart Building auf die Netzstabilität.

Für die zentrale Ansteuerung der elektronischen und thermischen Komponenten werden derzeit sämtliche Geräte in die am elenia entwickelte modulare Steuerungsumgebung ModSys-eelabs eingebunden. Der Anwender hat mit dieser Steuerungsumgebung die Möglichkeit, in wenigen Schrit- ten ein Wohngebäude das seinen Anforderungen entspricht, nach dem Baukastenprinzip realitätsnah nachzubilden. Seit der Eröffnung des Labors Ende 2018 wurde bereits der Aufbau eines Prosumer-Demonstrators im Projekt NetProsum2030 realisiert und Untersuchungen zu verschiedenen Mobilitätskonzepten im Projekt EnEff Campus: blueMAP durchgeführt. Zukünftig sollen im Energiemanagementlabor die Forschungsvorhaben flexess und MELANI bearbeitet werden.

In dem Projekt flexess wird der zielgerichtete Einsatz von Flexibilitäten technischer Anlagen in den Bereichen Haushalt, GHD, gewerblicher Handel und Elektromobilitätsflotten untersucht. In diesem Rahmen werden im Energiemanagementlabor Haushalte mit unterschiedlichen Charakteristiken nachgebildet und vermessen. Im Forschungsprojekt MELANI werden Messverfahren und Zählerkonzepte zur Mehrfachnutzung von PV-Heimspeichersystemen entwickelt. Die Laborumgebung des Energiemanagementlabors soll verwendet werden, um ein Abbild des entwickelten Konzepts zu evaluieren. Neben dem Forschungsbereich profitiert auch der Lehrbetrieb in Form von zahlreichen studentischen Arbeiten, die in den Laboren durchgeführt werden können und den zusätzlich angebotenen Laborversuchen parallel zu den Vorlesungen durch die erweiterte Laborumgebung. Darüber hinaus ermöglicht die umfangreiche Ausstattung des Energiemanagementlabors die Durchführung von Effizienzmessungen von PV-Speichersyste- men nach Effizienzleitfaden und erweitert somit den Dienstleistungsbereichs des Institutes.

Übersicht - Laboreinrichtung

Effizienzmessung  von PV-Speichersystemen
Effizienzmessung von PV-Speichersystemen
 Ladesäule am Mühlenpfordthaus
Ladesäule am Mühlenpfordthaus
Heizlastemulation   des  Wärmepumpenteststandes
Heizlastemulation des Wärmepumpenteststandes
  • Charakterisierung der Wirkungsgrade, des Standby- Verbrauchs, sowie der Regelungseffizienz von AC- und DC-gekoppelten Batteriespeichersystemen
  • Automatisierte Ansteuerung der Systemkomponenten und Auswertung der Messergebnisse

Simulation einer PV-Anlage

  • Wechselrichter: „SUNNY TRIPOWER STP 20000TL-30“
  • 2 DC-Quellen: „Elektro Automatik EA PSI 91000-30“ ( je 10 kW)

Nachbildung von Verbrauchern

  • 3 AC-Lasten: „Höcherl & Hackl ZSACR“ ( je 9,8 kW)

Ladeinfrastruktur des elenia am Mühlenpfordthaus

  • Zwei Mennekes AC-Wallboxen mit Ladeleistun- gen bis 22 kW
  • Multicharger (CCS Typ 2- und CHAdeMO-An- schluss) für DC-Laden bis 22 kW
  • Physikalische Kopplung der Ladeinfrastruktur mit dem Energiemanagementlabor möglich
  • Zur IT-Einbindung wird das im Projekt Fleets-Go-Green entwickelte Lademanagementsystems elias verwendet
  • Forschung im Bereich erzeugungsorientiertes Laden und netzorientiertes Laden
  • Hardware-in-the-Loop-Wärmelastemulation im Zu- sammenspiel mit der Gebäudesoftware TRNSYS zur Emulation der Heiz- und Kühllast von Gebäuden
  • Klimakammer mit Temperaturbereich von -5°C bis 35°C optionale Beeinflussung der Luftfeuchtigkeit
  • Trinkwarmwasseremulation durch Vorgabe von Zapf- profilen
  • Durch die Einbettung in ein institutseigenes Energiemanagementsystem sind Untersuchungen unterschied- licher Betriebsweisen von Luft-Wasser-Wärmepumpen möglich, hierzu zählen die temperaturgeführte, eigen- verbrauchsoptimierte und netzdienliche Betriebsweise

Übersicht - Dienstleistungen

  • Durchführung von Speichereffizienzmessung
  • Erprobung von Steuerungsverfahren und Kommunikationsprotokollen
  • Kombinierte Versuche mit Hardwaregeräten, Simulationsmodellen und Steuerungs- systemen mit einer modularen Steuerungsumgebung (HiL)
  • Energie- und Leistungsmessung
  • Modulare Steuerungsumgebung ModSys-eelabs
  • Steuerungs- und Auswertungstools für Speichereffizienz-Messungen Messungen bei definierter, konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Kontakt

  • Dr. Frank Soyck
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