Energieeffizienz

Vom Schalter zum Netz

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Energieinfrastruktur I Die Energieversorgung ist im Wandel: In privaten Haushalten gewinnen PV-Anlagen an Attraktivität, da sie Nutzer in Kombination mit Energiespeichern unabhängig von Netzbetreibern machen. Auch bei industriellen Gebäuden und Liegenschaften lassen sich mit intelligenten Lösungen Energie und Kosten sparen.

Die grundlegende Transformation der elektrischen Energieversorgung ist keine Neuheit mehr: Hierarchische Strukturen aus Erzeugern, Übertragungs- und Verteilnetzen und Verbrauchern weichen auf zu intelligent automatisierten Netzen mit einem hohen Anteil dezentraler und diskontinuierlicher Erzeuger und Verbraucher. Intelligente Gebäude nehmen in diesem Prozess eine immer zentralere Rolle ein. Aus ehemals passiven Verbrauchern werden zukünftig aktive Erzeuger elektrischer Energie. Dieser Paradigmenwechsel fordert Automatisierer und Energiemanagement-Anbieter in Bezug auf die Gewährleistung der Versorgungssicherheit heraus.

Lokale Energieerzeugung zum Selbstverbrauch ist gefragt
Im Heimbereich verlangen Anwender nach vernetzten Geräten, die einfach und idealerweise mobil zu bedienen sind. Smart Home und die lokale Erzeugung von Energie sind hier die Trends. Photovoltaik- (PV-) Anlagen für das Eigenheim gewinnen an Attraktivität. Besonders interessant ist die Erzeugungsvariante, wenn sie zum Selbstverbrauch mit lokalen Energiespeichern, Elektrofahrzeugen oder privaten Ladestationen kombiniert werden kann. „Energiespeicherung ist von Bedeutung für private Anwender, da sie Kosten sparen und Energie nachhaltig nutzen kann. Rückspeisen lohnt sich nicht mehr“, erklärt Dr. Oscar Apeldoorn, Leiter der Technik bei ABB in der Schweiz.
So stellt der Solarwechselrichter React des Automatisierungskonzerns eine Komplettlösung dar. Der Umrichter enthält Batterien mit einer Speicherkapazität von 2 bis 6 kWh. Diese laden sich bei einem Energieüberschuss aus der PV-Anlage auf und steuern die Energieabgabe so, dass ein Netzbezug soweit möglich verhindert wird. Da die Leistung der Anlage und der Bedarf vom Verbraucher oft angeglichen werden müssen, ist in dem Umrichter eine Go-Go-Steuerung integriert. Diese lenkt Lasten wie Wasserheizungen, Waschmaschinen oder Klimaanlagen und schaltet die Geräte je nach zur Verfügung stehender Leistung hinzu oder ab.
Außerdem wünschen sich Verbraucher zunehmend Unabhängigkeit von Netzbetreibern. Nutzer betreiben PV-Anlagen und Elektrofahrzeuge oft parallel. So ist beispielsweise die Speicherung der Solarenergie tagsüber in der PV-Anlage und der Übertrag der Energie in das Elektroauto abends möglich. Mit der Wallbox von ABB können die Fahrzeuge mit niedriger Leistung zuhause geladen werden. Außerdem kann der Benutzer über das Kommunika- tionssystem Aurora Vision in Echtzeit seine Energieerzeugung verfolgen und sich automatisch über den Ladezustand informieren lassen.
Bei Rechenzentren können Energie und Kosten gespart werden
Zweckgebäude, wie Büros, Produktionshallen oder Rechenzentren, schlucken viel Energie: Im Vergleich zu einem Bürogebäude verbraucht ein Rechenzentrum das 30-fache an Energie. Insgesamt benötigen alle Rechenzentren in Deutschland derzeit rund 10 TWh pro Jahr. Das sind etwa 2 % des gesamten Stromverbrauchs – und der Bedarf steigt.
Daher nimmt Energiemanagement hier eine wichtige Rolle ein. Neben dem Ziel, die Energiekosten zu minimieren, ist die Versorgungssicherheit eine zentrale Forderung. Der Trend in Deutschland geht zu sogenannten Remote Power Panels (RPP). Darunter versteht man eine Niederspannungs-Unterverteilung des Stroms.
Die RPP-Panels des Automatisierungsunternehmens setzen sich aus Smissline-Modulen mit Leitungsschutzschaltern und einem CMS-System zusammen. Das berührungssichere Stecksystem ermöglicht das Wechseln von Komponenten unter Spannung, sogar im laufenden Betrieb der Server, heißt es. „Mit unseren vorkonfigurierten RPPs lassen sich etwa 80 % aller Anwendungsfälle in Datenzentren abdecken“, betont Nico Ninov, verantwortlich für das Business Development für Niederspannungsprodukte. Eine Effizienzsteigerung um rund ein Drittel durch Kosten- und Transformatoreneinsparungen konnte der Ausrüster mit einem DC-Verteilungssystem im Rechenzentrum Zürich-West des IKT- und Internetdienstanbieters Green.ch erreichen.
Neben Wohn- und Zweckgebäuden gibt es noch die übergeordnete Sparte der Liegenschaften. Diese umfassen künftig nicht nur industrielle Standorte und Zweckgebäude, sondern auch zunehmend lokale Erzeuger auf Standortebene wie Blockheizkraftwerke (BHKW), Wind- oder Solaranlagen sowie Energiespeicher und Komponenten der Elektromobilität, die temporär ebenfalls als Energiespeicher eingesetzt werden können.
Aktive Mikroenergiesysteme als Basis für intelligente Netze
Demnach stellen Liegenschaften aktive Mikroenergiesysteme dar, die als autarke oder teilautarke Energieinseln je nach Betriebsart auf unterschiedliche Weise mit dem intelligenten Verteilnetz inter-agieren. Die Gebäude wandeln sich zu aktiven Komponenten, die ihren Energieverbrauch minimieren und den aktuellen Gegebenheiten dynamisch anpassen können. Dezentrale Energiespeicher und Elektromobilität sind in die hybriden Energieinseln integriert. Ein Beispiel für eine aktive Liegenschaft liefert das Schweizer Unternehmen selbst. In einem Pilotprojekt hat der Konzern am Standort Ladenburg ein eigenes Energiemesssystem realisiert. Dort beziehen Büro- und Tagungsräume, die Produktion, das Lager und Laboratorien ihre Energie aus einer Solaranlage und einem BHWK vor Ort. Auch eine Ladestelle für E-Autos gibt es am baden-württembergischen Standort, die gleichzeitig als Energiespeicher dient. Die Schnittstelle zum Verteilnetz ist ein Anschluss am Gelände. Dr. Alexander Horch, Abteilungsleiter Automation bei ABB, kennt die Vorteile einer Liegenschaft: „Neben elektrischen sind insbesondere thermische Energieeinsparungen relevant.“ (nu) •
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