Smart-Grid-Quartier

Die 20 Wohneinheiten von generationHof werden aus unterschiedlichen Quellen mit Strom und Wärme versorgt: ein Blockheizkraftwerk, eine PV-Anlage, eine Gasheizung sowie verschiedene Speicher. Das maßgeschneiderte Konzept erlaubt Betrieb, Steuerung und Abrechnung der Anlagen jeweils über verschiedene Partner. Grundstein für alle weiteren Schritte ist die hochauflösende Verbrauchsmessung, die vom innovativen Messdienstleister Comgy übernommen wird. Die Abwicklung der Versorgung, inklusive der Wasserversorgung, wurde an das Unternehmen Grüne Lokalversorger ausgelagert. Über das Forschungsprojekt dynOpt-En werden die verschiedenen Anlagen gegenseitig ausbalanciert und hinsichtliche möglichst effizientem Betrieb gesteuert.

Energieversorgung

Für den Bedarf an Heizwärme und Warmwasser kommen ein wärmegeführtes Blockheizkraftwerk mit Pufferspeicher und eine klassische Gaskesselheizung zum Einsatz. Hier gibt es, bedingt durch die Lage der Gebäude sowie die bestehenden Heiznetze, zwei unabhängige Systeme. Die Stromversorgung erfolgt dagegen über ein geschlossenes Quartiersnetz, das über das BHKW, die PV-Anlage, eine Batterie sowie den Netzanschluss für den Reststrom gespeist wird.

Links: Verlegung der Leitungen über den Hof, 2014
Mitte: Mini-BHKW Senertec Dachs
Rechts: Inbetriebnahme der PV-Module, 2020

Hochauflösende Verbrauchsmessung

Für Monitoring, Steuerungsoptimierung und monatliche Abrechnung ist es entscheidend, dass die Verbrauchsdaten hochauflösend, d. h. idealerweise viertelstündlich vorliegen. Wir nutzen hierfür die Dienstleistung des Start-ups Comgy, das ausschließlich per Funk die Zähler aus den Wohneinheiten und von den Anlagen ausliest, über eine Webplattform visualisiert und per Schnittstelle an den Optimierer weitergibt. Produktion und Verbrauch werden damit in nahezu Echtzeit dokumentiert und monatlich an den Energieversorger übermittelt.

So kann man, wie in der nebenstehenden Visualisierung, genau verfolgen, wann das BHKW Strom produziert und wann Netzstrom bezogen wird. Da das BHKW wärmegesteuert fährt, ist die Eigenverbrauchsquote nicht optimal. So wird klar, dass eine zusätzliche PV-Anlage mit angebundenem Speicher viel Potential hat, den Eigenverbrauch zu erhöhen.

Livedaten Strom generationHof

Monatliche Abrechnung

Ein großes Problem bei der Energienutzung im Privathaushalt ist, dass nicht bekannt ist, wieviel Energie wirklich konsumiert wird. Auf eine Abrechnung nach Ablauf des Jahres kann nicht mehr reagiert werden. Für generationHof sollte es deshalb unterjährige Abrechnungen geben, so wird die bezogene Energie unmittelbar bezahlt und das Thema Energieverbrauch wird permanent ins Gedächtnis gerufen – auch wenn es zunächst irritierend für die meisten ist, im Winter eine höhere und außerhalb der Heizperiode eine niedrigere Rechnung zu bekommen. Durch dieses System konnten die Energiekosten der Mieter um bis zu 30 % gesenkt werden. Und der jährlichen Betriebskostenabrechnung ist damit der Schrecken genommen, da hier nur noch die regelmäßig anfallenden Posten abgerechnet werden.

Für uns als Eigentümer verringert sich entsprechend der Aufwand der Betriebskostenabrechnung und das Risiko von Zahlungsausfällen wird minimiert.

Intelligente Anlagensteuerung

Im Gegensatz zum Namen ist der Grundgedanke des Forschungsprojekts dynOpt-En* sehr einfach: Das Ziel des Pariser Klimaabkommens ist ein nahezu klimaneutraler Gebäudebestand bis 2035. Davon sind wir weit entfernt. Für eine CO2-freie Versorgung mit Wärme und Strom kommen in erster Linie regenerative Energieträger in Frage. Weil deren Angebot in der Regel nicht deckungsgleich zum Energiebedarf ist (zu den Sonnenstunden tagsüber arbeiten die meisten), muss diese Lücke irgendwie geschlossen werden. Hier bietet sich eine Mischung aus verschiedenen Anlagen an, in der Praxis wird oft einfach eine Erweiterung der bestehenden Anlagen um zusätzliche Nutzung von regenerativen Energien gewählt. Diese sogenannten Multierzeugeranlagen müssen nun allerdings harmonisch zusammen laufen. Das Karlsruher Fraunhofer IOSB hat dafür einen Algorithmus entwickelt, der die fixen Anlagenparameter genauso berücksichtigt wie die dynamischen Faktoren Nutzerverhalten, Energiepreise sowie Wettervorhersagen. So wird die optimale Auslastung der jeweiligen Anlagen prognostiziert und per Fernschaltung umgesetzt. In den Simulationen bringt die Steuerung klare Erfolge. Ausgesteuert werden kann nach minimalen Kosten oder minimalen Emissionen.

Jetzt muss sich der Energiemanager in der Praxis beweisen. generationHof ist einer von drei Demonstratoren des Forschungsprojekts und seit Juni 2020 mit allen Erzeugern, Speichern und Verbrauchern angebunden.

*Das Akronym setzt sich zusammen aus den Bausteinen: dynamisches Optimierungsmodul – Energiemanager.

Das Netzwerk

Der Energieversorger

Das Konzept der Grüne Lokalversorger wurde speziell am Modellprojekt generationHof entwickelt. Ziel war es, durch dezentrale Energieerzeugung und transparente Abrechnung eine nachhaltige Energieversorgung zu bieten, die es dem Energieverbraucher ermöglicht, ein ökologisches Bewusssein für seine Nutzung zu entwickeln.

Das Ergebnis ist eine Strom-, Wärme- und Wasserversorgung aus hocheffizienter lokaler Produktion bzw. erneuerbaren Energien, die monatlich im Guthabenverfahren abgerechnet wird: Statt Abschläge zu entrichten, zahlt der Beziehende unmittelbar die Energie, die er verbraucht.  Damit bleibt der Schrecken der Nebenkostenabrechnung aus und die hohe Anlageneffizienz senkt nicht nur den CO2-Ausstoß sondern auch die Kosten für die lokale Wärmeversorgung.

Der Messdienst

Comgy ist ein Anbieter digitaler Messdienstlösungen für die Wohnungs- und Energiewirtschaft. Durch innovative Soft- und Hardwareentwicklungen entlang digitaler Prozesse schafft Comgy mehr Transparenz, Geschwindigkeit sowie Kostenersparnisse bei der Messung, Visualisierung und Abrechnung von Energieverbräuchen. Davon profitieren Mieter,  Verwaltungen und Eigentümer gleichermaßen.

Das Comgy Leistungsangebot reicht von Full Service Lösungen bis zu SaaS-Produkten für Selbstabrechner und Messdienste. Ziel dabei ist es, transparente und verständliche Abrechnungen zu ermöglichen, um sinnvoll Energie zu sparen und Nachzahlungen zu vermeiden.

Der Energiemanager

Der dynOpt-Energiemanager überwacht und optimiert per Prädiktions-Algorithmus die Wärmeerzeugung in Gebäuden und Quartieren auf Grundlage von hochauflösenden Zähler- und Sensordaten. Die Optimierungssoftware errechnet dafür aus den für die Energieabrechnung vorhandenen Daten in Kombination mit Wettervorhersagen fortlaufend Prognosen z. B. für die nächsten 24 h. Diese werden genutzt, um verschiedene Wärmeerzeuger, wie zum Beispiel Gasthermen, Wärmepumpen, BHKWs, ggf. kombiniert mit PV- oder Solarwärme-Anlagen, optimiert nach Kosten oder CO2-Emissionen in ihren Betriebszeiten aufeinander abzustimmen.

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