OnePager TF2

TF 2Smart Grid Infrastrukturen

Im Themenfeld Smart Grid Infrastrukturen, als Teil des Forschungscampus Mobility2Grid, wird die Umsetzung einer nachhaltigen Energie- und Mobilitätsentwicklung in urbanen Räumen durch die Nutzbarmachung Erneuerbarer Energien erforscht. Das synergetische Zusammenwirken von Elektromobilität sowie Strom- und Wärmeversorgungsnetzen wird auf dem EUREF-Campus unmittelbar und experimentell erprobt. Die energetische Planung und Optimierung wird bedarfsgerecht im engen Austausch mit den Themenfeldern für Mobilität, Digitale Räume, sowie Betrieb und Verwertung umgesetzt. Der EUREF-Campus bietet mit den vorhandenen Infrastrukturen in der Metropolregion Berlin eine ideale Voraussetzung, um unterschiedliche technische Konstellationen mit den Industriepartnern vor Ort zu bedienen und ihre Auswirkungen zu erproben.

Durch die einzigartige Infrastrukturmischung des geschlossenen Campus-Areals mit einem Micro Smart Grid ist eine physische Integration von Ladeinfrastrukturen für elektrifizierte Fahrzeuge in eine Smart Grid-Architektur gegeben, die im Reallabor umfangreiche Entwicklungs- und Demonstrationsmöglichkeiten bietet. Simulationsbasierte Modelle der Campus-Gebäude bilden die Grundlage für eine Optimierung des Strom-Wärme-Kälte-Systems und die Integration von Wärme- sowie Kältespeicherung als zusätzliches Speicherelement im Smart Grid. Hierdurch wird die Real-planung und der infrastrukturelle Entwicklungsprozess auf dem EUREF-Campus mit den Inhalten im Themenfeld Smart Grid Infrastrukturen in Abgleich gebracht. Damit kann insbesondere der Frage nachgegangen werden, welche stationären und (elektro-) mobilen Speichertechnologien und -kapazitäten in einer Smart-Grid-Architektur integriert und unter Beachtung der Wechselwirkungen mit Erneuerbaren Energien optimiert werden können.

Abb.: Säulenstruktur des Themenfeldes Smart Grid Infrastrukturen

Abb.: Säulenstruktur des Themenfeldes Smart Grid Infrastrukturen

Die Forschungsaktivitäten zielen insbesondere darauf ab, die systemische Komplexität zur Realisierung von Smart Grid-Architekturen in einem Reallabor zu erfassen. Eine Realisierung besteht in der Entwicklung eines Virtuellen Kraftwerkwerks und Erforschung von Methoden zur Systemoptimierung. Realvermessungen von Energieflüssen auf dem EUREF-Campus mit einem hohen Anteil von Elektromobilität ermöglichen die Optimierung von Erzeugungs- und Verbrauchsleistungen.

Folgende Fragen für Lösungen eines intelligenten Zusammenwirkens und der Aggregation dezentraler Erzeugungsanlagen, Lasten und Speicher in Arealnetzen werden thematisiert:

  1. Wie lassen sich zukünftige Infrastrukturen in urbanen Arealen mit einem hohen Anteil von Elektromobilität und Erneuerbaren Energien idealerweise ausgestalten und aggregiert betreiben?
  2. Wie kann durch die intelligente Kopplung von elektrischer und thermischer Energie das Gesamtsystem auf dem Campusareal unter Einbeziehung von Gebäudelasten optimiert werden?
  3. Wie können zusätzliche Speicherkapazitäten eines voll- und teilelektrifizierten Wirtschafts- und Individualverkehrs in Smart Grid-Architekturen nutzbar gemacht werden?
  4. Wie verändert sich die Strom- und Spannungsqualität in Verteil- und Arealnetzen durch eine Vielzahl dezentraler Erzeuger und Lasten in unterschiedlichen Topologien?

 

Abb.: Intelligenten Zusammenschluss physisch realisierter Microgrid Architekturen im Virtuellen Kraftwerk durch die Entwicklung performanter Kommunikationsinfrastrukturen

Abb.: Intelligenten Zusammenschluss physisch realisierter Microgrid Architekturen im Virtuellen Kraftwerk durch die Entwicklung performanter Kommunikationsinfrastrukturen

 

Die Zusammenarbeit im Rahmen des Verbundprojektes der beteiligten Projektpartner aus Wirtschaft und Wissenschaft stützt sich maßgeblich auf partnerspezifische Kernkompetenzen in den Bereichen des operativen Betriebes von Netzinfrastrukturen bis hin zu Simulationen und Modellierungen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen sollen im Rahmen der Hauptphase geförderte Demonstrationsprojekte umgesetzt werden. Für diese Demonstrationsprojekte wird die Gemein-schaftsanlage Micro Smart Grid bestehend aus (i) Regenerativen Energieerzeugern, (ii) Energiespeichersysteme sowie (iii) Ladeinfrastruktur durch die Verbundpartner als Eigenbeiträge eingebracht. Weiterhin stellen Schneider Electric und die TU Berlin vorhandene Gebäudemanagementsysteme, Netzleitstände und Serverkapazitäten für die Forschungsaktivitäten zur Verfügung.

 
 

Publikationen:

N. Riediger, F. Sick, J. Keiser, „Buildings as active components in smart grids“ in SBE16 Hamburg International Conference on Sustainable Built Environment Strategies – Stakeholders – Success factors, S. 168–173, Hamburg, 2016, ISBN 978-3-00-052213-0

N. Riediger, F. Sick, J. Keiser, „Gebäude als Komponenten im EUREF-Forschungscampus Mobility2Grid“, in HTW Berlin, Knaut, Matthias (Hg.), Nachhaltige Mobilität, Energiewende und Industrie 4.0, S. 126–131, BWV Berliner Wissenschafts-Verlag, Berlin, 2015, ISBN 978-3-8305-3575-1

A. F. Raab, J. Keiser, R. Schmidt, P. Röger, J. Sigulla, N. El Sayed, J. Twele, C. Clemens, J. Sorge, N. Priess, P. Teske, M. Gronau, S. Albayrak, M. Lützenberger, F. Reetz, B. Wilfert, J. Krause, M. Werner, C. Wiezorek, A. Arancibia, F. Klein, and K. Strunz, „Erfahrungen zur Realisierung von Smart Grid Architekturen im Forschungs- und Laborumfeld“, Forschungscampus Mobility2Grid, ch. 1-5, pp. 1–150, ISBN 978-3-00-049253-2, 2015

K. Strunz, E. Abbasi and D. N. Huu, „DC Microgrid for Wind and Solar Power Integration,“ in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 2, no. 1, pp. 115–126, March 2014, doi: 10.1109/JESTPE.2013.2294738


 

Partner: TU Berlin – SENSE (Koordination), TU Berlin – DAI Labor, TU Berlin MPM, BLS Energieplan GmbH, DB Energie, Fraunhofer ISE, HTW Berlin, Schneider Electric, Stromnetz Berlin GmbH

 


 

Themenfeldkoordination
Leitung: Prof. Kai Strunz (TU Berlin – SENSE) und Dipl.-Ing. Andreas F. Raab (TU Berlin – SENSE)
Kontakt: TF2@mobility2grid.de