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05 | 2019

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IT & Management

IT & Management Steuerung hybrider Energiesysteme Stets im optimalen Arbeitspunkt betreiben LASTMANAGEMENT | System - integratoren und Betreiber von hybriden Energiesystemen stehen vor der Herausforderung, eine Vielzahl unterschiedlicher Photovoltaik- Wechselrichter, Stromspeicher sowie andere Stromquellen und Verbraucher in ein System einzubinden. Die Energie flüsse der Quellen und Senken müssen überwacht werden. Um eine lange System - lebensdauer zu erreichen, sind die Stromspeicher und Dieselgenera - toren im idealen Arbeitspunkt zu betreiben. Außerdem hat der Eigentümer die Anlage bei Bedarf zu regulieren, damit das Stromnetz stabilisiert wird. Der Betrieb eines hybriden Energiesystems erweist sich somit als komplex, wobei jedes System individuell ist. In der Vergangenheit sahen die Hersteller konventioneller Energieerzeugungsanlagen die Stromerzeugung aus Photovoltaik (PV) und weiteren erneuerbaren Energiequellen eher als Bedrohung denn als sinnvolle Ergänzung an. Die stetig sinkenden Gestehungskosten für Energie aus PV haben mittlerweile zu einem Umdenken geführt. Aus der anderen Perspektive betrachtet stellt sich die Situation ähnlich dar: Die Kompetenz der Hersteller von PV- Anlagen endet oftmals am Netzanschlusspunkt mit all seinen Ausprägungen hinsichtlich der Einspeiseregelung und fiskalischen Rahmenbedingungen. Soll der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromgenerierung in Deutschland jedoch weiter steigen und sich der Eigenverbrauch bis auf 100 % erhöhen, müssen Energieerzeugung und -konsumption ganzheitlich beurteilt werden. Mit seinen Komponenten und Lösungen schlägt Phoenix Contact hier die Brücke für eine zukünftige integrierte Energiegenerierung. Nicht nur im heimischen Markt ist es allerdings erforderlich, sowohl die Erzeuger- als auch die Verbraucherseite zu steuern. Benötigt wird mehr Der Generator wird in einem Industriegebäude betrieben. als ein Hardware-Werkzeugkasten, der unter anderem Steuerungen, Bussysteme und I/O-Module umfasst, sowie eine Programmierumgebung. Unabdingbar sind vielmehr funktionsorientierte Module, die sich aus Hard- und Software zusammensetzen. Diese können im Sinne einer vereinfachten und schnellen Projektrealisierung zu einer anwenderfreundlichen Lösung kombiniert werden. Einfacher und schneller Zugriff auf alle relevanten Komponenten Mit dem als modulares Steuerungssystem konzipierten Lastmanagement von Phoenix Contact laufen sämtliche Komponenten des Hybrid-Energiesystems im idealen Arbeitspunkt. Dazu steuert und überwacht das Lastmanagementsystem die notwendigen Lasten der Verbraucher, die PV- und Generatorleistung sowie den aktuellen Ladezustand der Batterien. Je nach Bedarf kann ebenfalls eine Einspeiseregelung nach den Vorgaben der lokalen Netzbetreiber umgesetzt werden. Die Programmierung des Lastmanagementsystems erfolgt mit der Engineering-Umgebung PLCnext Engineer oder geeigneten Simulationsschnittstellen. In der Solarworx-Bibliothek, die speziell für die Durchführung von PV-Projekten entwickelt worden ist, sind zahlreiche anwendungsbezogene Funktionsbausteine erhältlich. Diese erlauben einen einfachen und schnellen Zugriff auf Wechselrichter, Generatoren und Speichersysteme ver- 26 BWK Bd. 71 (2019) Nr. 5

IT & Management Alle Stromquellen und Senken werden über das Lastmanagement gesteuert. Bei der PLCnext-Technology können mehrere Entwickler gleichzeitig in unterschiedlichen Programmiersprachen an einem Steuerungsprogramm arbeiten. schiedener Hersteller über unterschiedliche Schnittstellen wie RS485, CAN oder Ethernet. Das Herzstück des Lastmanagementsystems bildet eine PLCnext-Steuerung mit analogen und digitalen Ein- und Ausgängen sowie dem zugehörigen Anwendungsprogramm. Die Energieflüsse der Senken und Quellen werden über Stromwandler gemessen und an eine Leistungsmessklemme übertragen respektive direkt über die Kommunikationsschnittstellen aus den Gensets oder Schutzgeräten ausgelesen. Je nach Anlagenstandort steht ein lokales Stromnetz zur Verfügung. Bei instabilen Netzen muss das Lastmanagementsystem im Stand-Alone-Modus arbeiten können. Handelt es sich um ein wiederkehrendes Netz, ist das System auf dieses zu synchronisieren. Dazu lässt sich ein Netzanalysegerät der Produktfamilie EMpro mit Modbus/TCP-Anschluss verwenden. Die Synchronisation mit dem Netz geschieht über Gensets – also verschiedene Generatortypen wie Dieseloder Gasgeneratoren –, die serienmäßig mit einem Anschluss zur Gridanpassung ausgestattet sind. Daten werden an übergeordnete Systeme weitergeleitet Die Einspeiseregelung hängt von den örtlich geltenden Gridcodes ab. Daher beinhaltet die Solarworx-Bibliothek entsprechend vorprogrammierte Funktionsblöcke. Einspeisesteuerungsfunktionen wie Q (U), cos h (U) und cos h (P) werden über eine Lizenz auf der SD-Speicherkarte bereitgestellt, von der Ladesteuerung übernommen und dann ausgeführt. Auf diese Weise tragen hybride Energieanlagen maßgeblich zur Netzstabilisierung bei. Ist ihr Lastverlauf bekannt, kann das Lastmanagementsystem auf der Grundlage von digitalen Modellen entwickelt und umgesetzt werden. Die Generatoren folgen dem Lastprofil und lassen sich je nach Belastungsanforderung gezielt zu- oder abschalten. So wird sichergestellt, dass die Generatoren verbrauchsoptimiert laufen, aber dennoch stets ausreichend Leistungsreserven zur Deckung von Lastspitzen vorhanden sind und die Betriebszeiten gleichmäßig verteilt werden. Intelligente Smart-Grid-Lösungen www.telent.de ■■ Kommunikationsnetze ■■ Sichere IP-Applikationen ■■ IoT-Lösungen ■■ Cybersecurity ■■ Technology-Services www.netzikon.de Bild: © Adobe Stock

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