Das Flexibilitätswerk

als Virtuelles Kraftwerk 2.0

Das Flexibilitätswerk ist eine neue Form des Virtuellen Kraftwerks, die erstmals die wirtschaftliche Einbindung und den Betrieb insbesondere kleiner Energieanlagen ermöglicht. Es ist eine automatisierte, standardisierte und technologieoffene Systemlösung. Diese besteht aus den Komponenten swarmBOX und swarmHUB und löst die drei wesentlichen Probleme heutiger Virtueller Kraftwerke:

  • Reduktion von Projektierungsaufwand und initialer Kosten beim erstmaligen Aufbau eines Virtuellen Kraftwerks
  • Reduktion von Implementierungskosten für Installation und Konfiguration bei der Einbindung einzelner Energieanlagen
  • Steigerung von Betriebserlösen durch die Kombination von Vermarktungsoptionen (z. B. Eigenbedarfsoptimierung + Direktvermarktung)
Das Flexibilitätswerk dargestellt als sternförmiges Netzwerk aus diversen kleinen und größeren Energieanlagen, die über einen intelligenten Steuermechanismus in Form eines Gehirns, verbunden sind.

Gute Gründe für das Flexibilitätswerk

Energieanlagen bündeln

Tausende Energieanlagen von klein bis groß lassen sich mit dem Flexibilitätswerk technologieoffen und hochautomatisiert bündeln.

Ein Kunde, dargestellt als lächelnde Silhouette, besitzt einen Windkraftpark. Diese wird erweitert um eine Wärmepumpe, eine Photovoltaik-Anlage und Ladestationen für Elektrofahrzeuge.

Flexibilitäten bündeln

Die Flexibilität (Steuerbarkeit) von Energieanlagen lässt sich vorhersagen und damit gewinnbringend vermarkten.

Energieniveaus, symbolisiert druch ein Elektroauto und eine Wärmepumpe, werden in einem Koordinatensystem dargestellt. Eine Lupe beobachtet die Entwicklung und stellt Prognosen dar.
Eine Zeichnung der intelligenten swarmBOX mit Netzwerkanbindung in Form von Netwerklinien und Knotenpunkten.

swarmBOX - die selbstlernende Steuerbox - physisch oder virtuell

Innerhalb der Systemarchitektur des Flexibilitätswerks hat die swarmBOX in physikalischer oder virtueller Ausführung eine zentrale Bedeutung. Designt als selbstlernende Steuerbox ist die swarmBOX in der Lage, Prognosen zu statischen Elektroenergie- und Wärmebedarfsprognosen zu erstellen oder für Elektrofahrzeuge eine Mobilitätsbedarfsprognose zu bestimmen. Basierend auf Bedarfsprognosen wird die zur Verfügung stehende Flexibilität (Steuerbarkeit) unter Berücksichtigung der Anlagenparameter sowie lokaler Optimierungen prognostiziert.

Die physische swarmBOX kommt überall dort zum Einsatz, wo technisch bedingt eine Datenerfassung von bzw. Steuerung der Energieanlagen über TCP/IP basierte Protokolle nicht möglich ist. Dies ist zum Beispiel bei älteren PV- und Windkraftanlagen, Wärmepumpen oder Ladesäulen der Fall.

Mit ihrem umfangreichen und variabel konfigurierbarem Schnittstellenumfang kann die swarmBOX an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.

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Die virtuelle swarmBOX kommt zum Einsatz, wenn über eine geschützte Internetverbindung (VPN) eine Datenerfassung von bzw. Steuerung der Energieanlagen über TCP/IP basierte Protokolle möglich ist. Für eine Vielzahl an modernen Energieanlagen (z.B. PV-Wechselrichter, Wallboxen, PV-Parkregler, ...) ist diese Anbindungsvariante zielführend.

Durch Einsatz der virtuellen swarmBOX werden Hardware- und Installationskosten eingespart, wodurch sich insbesondere die Einbindung kleinerer Energieanlagen wirtschaftlich gestalten kann.

Für die swarmBOX wurde und wird ein Softwaremodulbaukasten entwickelt. Dieser vereint eine Vielzahl von Funktionalitäten, die über die Funktion einer reinen Steuerbox hinausgeht. Hierzu zählen insbesondere Module zur Prognoseerstellung, für verschiedene Anlagenschnittstellen oder zur Bestimmung von Flexibilitätspotentialen.

Frontalansicht auf einen Computer in einem Büro, auf welchem swarmHUB läuft.

Foto: iStockphoto.com/onurdongel

swarmHUB - der übergeordnete Koordinator

Der swarmHUB agiert als zentrale Leitstelle und Betriebsführungsinstanz im Flexibilitätswerk. Hierzu bündelt er die einzelnen physischen und virtuellen swarmBOXen und kann somit in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden.

Der systemarchitektonische Einsatz der dezentralen Intelligenz erlaubt es dabei, die Funktionalitäten des swarmHUBs auf Aggregation, Einsatzplanung und Disaggregation zu beschränken und dadurch eine hohe Skalierbarkeit bei geringer Resourcennutzung zu erreichen.

Der swarmHUB vereint verschiedene Funktionalitäten im Sinne eines Virtuellen Kraftwerks. Er bündelt die einzelnen Energieanlagen mit ihren Prognosen zu Bedarfen und Einspeisung, aggregiert Flexibilitätspotentiale und kann auf Basis einer oder mehrerer Zielgrößen eine Einsatzplanung vornehmen. Durch die vielfältigen Funktionalitäten eignet er sich u. a. als:

  • Subaggregator zu bestehenden Virtuellen Kraftwerken
  • Aggregator von Energieanlagen für die Portfoliovermarktung
  • Aggregator von Flexibilitäten für die Flexibilitätsvermarktung

Die Einsatzplanung für den Pool kann sowohl im Flexibilitätswerk oder auch durch das System des Kunden oder eines Dritten (z. B. Algo-Trader) erfolgen. Grundsätzlich ist die Einsatzplanung ganz wesentlich am Geschäftsmodell des Kunden auszurichten. Beispiele für Zielgrößen können sein:

  • Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch im Rahmen von Energy Sharing
  • Maximale Erlösegenerierung am Intraday-Markt mit Batteriespeichern
  • Flexibilitätsvermarktung DayAhead und Intraday unter Berücksichtigung lokaler Eigenverbrauchsoptimierung und Spitzenlastkappung im Anwendungsfeld der Vernetzung von Ladesäulen

Das Flexibilitätswerk lässt sich über verschiedene Schnittstellen an Leitsysteme von Kunden oder Endkunden anbinden. Dafür implementieren wir auch Schnittstellen Dritter. Desweiteren stellen wir Kommunikationskanäle über klassische Fernwirkprotokolle (IEC 60870-5-104) oder über eine von uns bereitgestellte REST-API bereit.

Die Softwarefunktionalitäten im Überblick

Durch einen standardisierten Software-Modulbaukasten werden umfangreiche Funktionalitäten je nach angestrebten Einsatzzweck des Flexibilitätswerks verknüpft.

Prognosen

  • PV und Windeinspeisung
  • Temperaturprognosen
  • elektrischer Allgemeinverbrauch
  • Wärmebedarf
  • Mobilitätsbedarf (in Entw.)

Flexibilität

  • Prognose
  • Aggregation
  • Management

Management

  • Anlagenmanagement
  • Einsatzplanung
  • Betriebsführung

Der Kreislauf im Flexibilitätswerk im Überblick

  1. Prognoseerstellung: selbstlernende, liegenschaftsspezifische Erstellung von Prognosen von Strom, Wärme und Mobilitätsbedarf
  2. Flexibilitätsprognose: Prognose zur Steuerbarkeit einer einzelnen Energieanlage (Flexibilität)
  3. Aggregation von Flexibilitätsprognosen: Zusammenführen der Flexibilitätsprognosen einzelner Anlagen oder Anlagengruppen
  4. Fahrplanerstellung: Ermittlung eines Fahrplans auf Basis der gewünschten Zielgröße(n) - Kombination lokaler und übergeordneter Optimierungen
  5. Fahrplandisaggregation: Aufteilung von Summenfahrplänen bis hin zur Einzelanlage auf Basis der anlagenspezifischen Flexibilität
  6. Fahrplanmanagement: Umsetzung von Fahrplänen durch Ansteuerung von Energieanlagen
  7. Betriebsüberwachung: Automatisierte Überwachung der Fahrplanerfüllung und Meldung bei Abweichungen

Sie haben weitere Fragen zum Flexibilitätswerk?

Genaue technische Spezifikationen oder anderweitige Fragestellungen beantwortet Ihnen gern der Vertrieb.