LINE-FEED - Plug-in Photovoltaik-Speicher für die Steckdose

Photovoltaik und dazugehörige dezentrale Speichersysteme sind eine der Schlüsseltechnologien am Weg zum nachhaltigen Energiesystem und klimaneutralen Städten. Aufgrund der technischen Auslegung werden diese aktuell hauptsächlich in Einfamilienhäusern und Wirtschaftsgebäuden verwendet. Durch die geschaffenen rechtlichen Rahmenbedingungen kommen auch Gemeinschaftsanlagen auf Wohnhäusern vermehrt zum Einsatz.

Eine adäquate Photovoltaik-Speicherlösung auf Haushaltsebene gibt es für den urbanen Raum im Moment nicht.

Ziel dieses Projektes ist die technologische Entwicklung eines Stromspeichersystems (bzw. der notwendigen Komponenten), welches durch Anstecken an einer gewöhnlichen Steckdose in allen Haushalten, inklusive kleiner Stadtwohnungen, installiert wird. Das System wird in der Lage sein, Sonnenstrom (von Balkon-PV, Dach-PV oder Gemeinschaftsanlagen) zu puffern und ist somit eine intelligente und integrierte Lösung zur Energiebereitstellung im urbanen Raum. Wenn Sonnenstrom vorhanden ist, wird der Speicher aus der Steckdose geladen und nach Sonnenuntergang wird die Energie in die gleiche Steckdose zurückgespeist und versorgt den Haushalt.

Um ein derartiges System zu realisieren, müssen drei technologische Fragestellungen gelöst/entwickelt werden:

• Regelung (wann muss wieviel Leistung entnommen und zurückgespeist werden)
• Messtechnologie (wieviel Leistung wird im Haushalt aktuell verwendet)
• Line-Battery-Interface (LiBIf), eine bidirektionale Ladeschaltung, die mit vorgegebener Leistung den Akku aus dem Netz lädt und auch eine vorgegebene Leistung ins Netz zurückspeisen kann

Basis der Messtechnologie ist das patentierte Verfahren, welches vom Gründerteam an der TU Graz entwickelt wurde. Diese ist in der Lage durch eine hochfrequente Messung den aktuellen Strombedarf eines Haushalts ohne zusätzliche Hardware zu erfassen. Das Line-Battery-Interface LiBIf soll in der Lage sein effizient und steuerbar elektrische Leistung aufzunehmen und abzugeben (Stand-der-Technik Laderegler nehmen ausschließlich den Batterieladestand als Kriterium der Ladeleistung und sind nicht in der Lage Leistung einzuspeisen).

Im Projekt konnte zum einen Hardware entwickelt und geschützt werden, aber auch die nötige Firmware und Software für den Betrieb wurde erstellt bzw. weiterentwickelt. Die entwickelten Modelle werden auch in künftigen Projekten von Nutzen sein.

Es können nun bestehende Balkonkraftwerke mittels separater Leistungserfassungshardware an einen wechseltstromseitig gekoppelten Speicher angebunden werden. Ebenso können Energiegemeinschaften allfällige momentane Überschüsse - etwa in der PV-Erzeugung - nun über das öffentliche Wechselstromnetz an steuerbare Speichereinheiten, welche über das Line-Battery-Interface verfügen, übertragen werden. Die optimale Zuweisung der Leistungsflüsse wird mittels zentralem Optimierer, der in einem Server implementiert ist, errechnet und an die einzelnen steuerbaren Geräte der Energiegemeinschaft ausgegeben. Die einzelnen steuerbaren Speichereinheiten behalten dabei die Freiheit, diese Vorgabewerte ganz oder nur teilweise zu übernehmen (um sich auf lokale Besonderheiten einzustellen). Dadurch wird der Eigenverbrauchsanteil in der Größenordnung von 10% gesteigert, ohne die Hardware anzupassen. Die erweiterte Messhardware auf Basis hochfrequenter Admittanzmessung zur Feststellung des lokalen Leistungsbedarfs wurde entwickelt und zum Patent angemeldet.

Durch die neuen Hardware-Bestandteile ergeben sich eine Vielzahl an neuen Nutzungsmodellen im Sinne der Stadt der Zukunft. Zum einen erhalten dadurch Energiegemeinschaften die Möglichkeit, durch Integration einfach installierbarer steuerbarer Speichereinheiten den Eigenverbrauchsanteil zu steigern. Es ergeben sich aber auch andere Anwendungen, wie zum Beispiel die Bereitstellung von dezentraler Energie im Sinne von virtuellen Speicherkraftwerken (VPPs).

Die Projektpartner werden deshalb die Weiterentwicklung der Hardware, Firmware und der Software verfolgen, um die Effizienz des entwickelten Line-Battery-Interfaces mithilfe der im Projekt entwickelten Modelle (Schaltungsverluste, Trafoverluste) zu steigern. Weiters wird die Hardware via Firmware an länderspezifische normative Anforderungen angepasst, damit diese in einer Vielzahl von Ländern angeboten werden kann.

Projektleitung

Dipl.-Ing. Dr. Christoph Grimmer, EET GmbH

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Technische Universität Graz, Institut für Elektrische Antriebstechnik und Maschinen
• Energie Graz GmbH & Co KG

EET - Efficient Energy Technology GmbH
Herrgottwiesgasse 207
A-8055 Graz
Tel.: +43 (316) 232-203
E-Mail: info@eet.energy
Web: www.eet.energy