Wenn der Energiespeicher zur Verlustquelle wird
Die Anzahl elektrische Speicher in Privathaushalten ist in den letzten Jahren erheblich gestiegen. Die Batteriesysteme selbst verbrauchen aber meist mehr Energie, als von den Nutzern vermutet. Das Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE) hat mit der Hochschule Furtwangen einen neuen Ansatz entwickelt, um diesen Verlust zu minimieren.
Der Energiewandel hat den Wunsch nach einer nachhaltigen Stromproduktion verstärkt. Der Markt für elektrische Batterien in Privathaushalten wächst stetig. Die zurzeit verfügbaren PV-Speicher sind aber nicht immer effizient. Entnimmt man den Batterien nämlich nur wenig Strom, verbraucht dieser Prozess im Verhältnis sehr viel Energie. «Damit sinkt der Wirkungsgrad stark und es kommt zu hohen Eigenverlusten», erklärt Patrick Baumann. Der wissenschaftliche Assistent des IEFE hat unter der Leitung von Dozent Andreas Heinzelmann ein Projekt zur Lösung dieser Problematik lanciert.
Verlustreicher Energieeinsatz
Im Sommer 2016 konnte die internationale Zusammenarbeit mit der Hochschule Furtwangen (DE) und durch die finanzielle Unterstützung der Internationalen Bodensee Hochschule gestartet werden. Klar war, dass das Projektteam einen neuen Ansatz für die Einspeisung der PV-Batterieenergie in den Stromkreislauf wählen musste. «Bisher wurde dabei nur der aktuelle Stromverbrauch im Haus sowie der Ladestand der Batterie berücksichtigt. Das führt zu einem suboptimalen und somit verlustreichen Energieeinsatz», führt Baumann aus. Ihr Ziel sei es nun gewesen, durch eine intelligente Stromverbrauchsmessung den Verbrauch einzelner Geräte im Haushalt herauszufinden. Dieses Wissen könne eine entsprechende Bereitstellung der Energie ermöglichen und damit den Batterieeinsatz entscheidend optimieren.
Genutzte Geräte erkennen
Um eine solche Verbesserung herbeizuführen, benötigten das IEFE und die Forschenden aus Furtwangen reale Daten von zwei Privathaushalten mit PV-Anlage. Über sechs Monate wurden die Stromerzeugung und der Verbrauch in den Häusern gemessen. Danach modellierte das Institut mithilfe eines Simulationsprogrammes einen kompletten Haushalt mathematisch und elektrisch nach. «So können wir verschiedene Verfahren zur Steuerung der Energieflüsse testen. Und auch Seiteneffekte wie die Alterung der Batterie werden berücksichtigt.» Die Fachexpertise der Hochschule Furtwangen im Bereich der Signalverarbeitung ermöglichte es, die im Haus genutzten Geräte sehr schnell zu erkennen und in die Simulation zu integrieren. Dies schuf die Basis für das neue Verfahren.
Ein präziseres Prognosemodell
Bei dem neuartigen Ansatz wird der elektrische Speicher nur dann eingesetzt, wenn ein grosser Verbraucher aktiv wird. Damit kann die Energie laut den Tests des IEFE mit marktüblichen Batteriespeichern wesentlich effizienter genutzt werden. «Das setzt aber voraus, dass die wichtigsten Verbraucher innerhalb weniger Sekunden durch die Stromdaten erkannt werden.» Dazu sei aber ein Folgeprojekt mit der Hochschule Furtwangen nötig. Baumann sagt: «Um die Geräteaktivität eines Haushaltes für mehrere Tage hervorsagen zu können, brauchen wir noch ein präziseres Prognosemodell. Vielleicht lässt sich dann auch der Verbrauch einer ganzen Region hervorsagen».