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Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

Fraunhofer-Platz 1, 67663 Kaiserslautern
Deutschland

Hallenplan

ENERGY STORAGE EUROPE 2020 Hallenplan (Halle 8b): Stand D03

Geländeplan

ENERGY STORAGE EUROPE 2020 Geländeplan: Halle 8b

Ansprechpartner

Matthias Klein

stv. Abteilungsleiter »High Performance Computing«

Telefon
0631-316001341

E-Mail
greenbyit@itwm.fraunhofer.de

Unser Angebot

Produktkategorien

  • 08  Equipment / Komponenten
  • 08.01  Managementsysteme
  • 08.01.02  Energiemanagementsysteme (EMS)

Unsere Produkte

Produktkategorie: Energiemanagementsysteme (EMS)

myPowerGrid: Das Software Ecosystem der Energiewende

Der Amperix® erfasst alle Energieflüsse und steuert die Geräte in Ihrem Haushalt. Dabei werden, soweit wie möglich, bestehende Zähler genutzt. Auf der myPowerGrid Plattform sind alle Energieflüsse graphisch aufbereitet zu sehen und mit einem Webbrowser oder der myPowerGrid App überall zugänglich. Neben Stromdaten können auch elektronisch lesbare Gas-, Wasser- oder Wärmemengenzähler erfasst werden.

Auszüge aus myPowerGrid:

Der Bilanzkreis
Der Bilanzkreis visualisiert die Verteilung der Energie innerhalb des Haushalts: vom Netzbezug über die aktuelle Produktion Ihrer PV-Anlage bis hin zum momentanen Bezug der Wallbox für den Ladevorgang eines E-Autos.
myPowerGrid ist herstellerunabhängig und somit kompatibel zu den gängigen Wechselrichter- Batteriespeicher- und Wärmepumpenhersteller (SG ready).
Der Bilanzkreis zeigt Ihren Haushalt als Drehscheibe der Energie.

Gesteuertes Laden eines e-Autos
Der Ladestand Ihres eAutos wird erfasst und bei der Ladung berücksichtigt. Dadurch sind intelligente Ladestrategien möglich, die ohne Komfortverlust die Nutzung Ihrer eigenen Solarenergie maximieren und / oder die Vermeidung von Netzengpässen ermöglichen. Auch eine koordinierte Steuerung von mehreren Ladepunkten ist möglich, z.B. abhängig von der Last am Ortsnetztrafo.

Selbstversorgungsquote
Die Kombination aus direkt verbrauchtem Strom, produziert durch Ihre PV-Anlage und dem Bezug der gespeicherten Energie Ihrer Batterie ermöglicht einen hohen Grad an Selbstversogung. Nur noch ein geringer Anteil an Netzbezug ist notwenig um Ihren kompletten Verbrauch abzudecken.

Wir errechnen Ihnen Ihre persönliche Selbstversorgungsquote:
- der letzen 24 h
- der letzten Woche
- des letzten Monats
- des letzten Jahres
- oder eines individuellen Zeitraums
 
Sind Sie neugierig geworden und möchten gerne noch weitere Details zu myPowerGrid? Dann empfehlen wir Ihnen den myPowerGrid Demo-Account. Verschaffen sie sich anhand des Demo-Accounts in aller Ruhe einen Einblick in die myPowerGrid-Plattform.

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Produktkategorie: Energiemanagementsysteme (EMS)

Amperix - Die Drehscheibe für überschüssige Energie

Der Amperix vernetzt Erzeuger und Speicher unterschiedlicher Hersteller und vollzieht die Sektorkopplung von Strom, E-Wärme und E-Mobilität vom privaten Haushalt bis hin zur Industrie. Energiedienstleistungen wie prognosebasierte Eigenverbrauchsoptimierung und Peak-Shaving des Netzbezugs (physikalisch und wirtschaftlich) können über drei Sektoren gleichzeitig betrieben werden.

Automatisierter Abruf des Ladestands von E-Fahrzeugen

Ein weiterer innovativer Meilenstein: Amperix ruft den Landestand von E-Fahrzeugen automatisch ab, sogar herstellerunabhängig. Bislang mussten diese Informationen von den Nutzern selbst manuell eingegeben werden. Abhängig vom Ladestand eines E-Fahrzeugs sind unterschiedliche Ladestrategien realisierbar; der Speicher des Fahrzeugs wird hierfür unterteilt in »Must-Charge« und «Überschussladen« – die Grenze der beiden Bereiche ist frei definierbar. Zeigt der Ladestand »Must-Charge«, wird das Fahrzeug ohne Vorrang der lokalen Stromerzeugung geladen; zeigt er hingegen »Überschussladen«, wird das E-Auto nur mit Überschussstrom aus der lokalen Erzeugung geladen. Diese am Ladestand orientierte Optimierung steigert die Eigenverbrauchs- und Autarkieraten enorm und entlastet außerdem die Verteilnetze.

Durch die Herstellerunabhängigkeit des EMS lassen sich individuelle und passgenaue Systeme zusammenstellen.

Anbindung von Smart-Energy Komponenten
 - Wechselrichter
  • SMA
  • Studer
  • Victron
  • SunSpec
- Wärmepumpen
  • SG-Ready Steuerung über potenzialfreie Kontakte
- BHKWs

Dank der modularen Architektur des Amperix können weitere Smart-Energy Komponenten schnell und unkompliziert integriert werden.

Anbindung von Energiezählern
  • SML/OBIS-Zähler
  • Modbus-Zähler
  • SyM²
  • Basiszähler

Einbindung in Netzdienste
  • Sichere Anbindung per VPN
  • Lokaler Zugriff per JSON-RPC
  • Lokales grafisches Webinterface
  • Kommunikation mit Internet-Plattform über AMQP/JSON-RPC

Anschlussmöglichkeiten
- Nativ mit 1x RJ45-Ethernet- und 4x USB-Schnittstelle ausgestattet
- per USB erweiterbar
  • Ethernet
  • RS232
  • RS485
  • CAN
  • Weitere

Installation
  • Montiebar auf Hutschiene
  • Kompakte Bauform
  • Stromsparend: max. 4W Leistungsaufnahme

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Produktkategorie: Energiemanagementsysteme (EMS)

pv.cast: Individuelle Leistungsprognosen

Ihre individuellen Ertragsprognosen für Ihre Photovoltaik-Anlage erhalten Sie in nur zwei kleinen Schritten:

1. Schritt: Definieren Sie Ihre PV-Anlage
Definieren Sie Ihre PV-Anlage ganz einfach und bequem in pv.cast.

Entweder:
  • manuell über die Webseite www.pvcast.de durch Platzierung des Markers innerhalb eines Kartenausschnitts
  • oder automatisiert über die RESTful AP
2. Schritt: Übermitteln Sie historische Erzeugungsdaten
Laden Sie Ihre historischen Erzeugungsdaten hoch. Ein intelligenter Algorithmus identifiziert daraus die Charakteristika Ihrer Anlage. Bereits nach zwei Tagen erhalten Sie Ihre erste Ertragsprognose. Beste Prognosequalität erhalten Sie nach 21 Tagen zurückreichenden historischen Erzeugungsdaten. Modul- und Wechselrichtertypen, Modualausrichtung, Verschattungen etc. werden automatisch berücksichtigt.

FERTIG! Beziehen Sie Ihre individuellen Ertragsprognosen.

Zusätzlich lassen sich die Prognosedaten auch über RESTful API abrufen und in Ihre Applikation integrieren.
Hierzu stehen JSON, XML und CSV-Format zur Verfügung.

Die Vorteile von pv.cast im Überblick:
  • Qualitativ hochwertige Ertragsprognosen für PV-Anlagen
  • Stündliche Auflösung
  • Bis zu 7 Tage im Voraus
  • Standortunabhängig, weltweit einsetzbar
Keine Spezifikationen der PV-Anlage nötig
  • Selbstlernende Algorithmen
  • Temporäre Beeinträchtigung, wie Verschattung oder Verschmutzung werden automatisch erkannt
Zugriff auf Prognosen via:
  • Weboberfläche
  • RESTful API-Schnittstelle (JSON-, XML- und CSV-Format)
  • E-Mail Benachrichtigungen

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21.01.2020

chargeBIG: Entwicklung einer neuartigen Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge

Im Projekt chargeBIG entwickeln wir gemeinsam mit der MAHLE-Gruppe und der eliso GmbH eine neuartige Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Sie ist kosteneffizient, hochskalierbar und gleichzeitig netzdienlich. Ziel ist es, Parkhäuser möglichst kostengünstig im großen Stil zu elektrifizieren, also alle Parkplätze eines Parkhauses mit einer Lademöglichkeit auszustatten.

Mit konventioneller Technik ist dies sehr teuer und Betreiber von Parkhäusern entscheiden sich gegen die vollständige Elektrifizierung. Stattdessen weisen sie einige Parkplätze mit nur dort installierten Ladesäulen für Elektroautos aus; meist mit dem Nachteil, dass bereits geladene Fahrzeuge die Ladestation versperren.
 
Ladeinfrastruktur für alle Parkplätze

Hier setzt das chargeBIG-Konzept an: Statt teure Komponenten an wenigen Parkplätzen zu installieren, werden die notwendigen technischen Komponenten an einer zentralen Stelle zusammengefasst und am jeweiligen Parkplatz nur eine Säule mit Ladekabel aufgebaut. Die an jedem Parkplatz notwendigen Komponenten sind auf ein Minimum reduziert. Die Zentralisierung bietet sowohl bei den Herstellungs- als auch bei den laufenden Wartungskosten erhebliche Vorteile, wodurch möglichst alle Parkplätze günstig elektrifiziert werden.

Parkhaus dient als Reallabor

Auf Basis dieses Konzepts entwickelte MAHLE gemeinsam mit unserem Institut bereits einen chargeBIG-Prototypen mit 18 Ladepunkten. Dieser dient als Blaupause für einen Demonstrator mit 100 Ladepunkten, welcher in einem MAHLE-Parkhaus in Stuttgart aufgebaut wird. Das Parkhaus ist gleichzeitig ein Reallabor zur Erprobung des netzdienlichen Betriebs. Neben der Ladeinfrastruktur werden daher auch ein Batteriespeichersystem, eine DC-DC-Schnellladestation (d.h. das Laden eines E-Fahrzeugs mit Gleichspannung direkt aus einer stationären Batterie) und eine Fotovoltaikanlage installiert.

Das in der Green by IT-Gruppe entwickelte Energiemanagementsystem Amperix optimiert den Einsatz der Komponenten, mit Blick auf die Steigerung der lokalen Eigenversorgung, der Absenkung von Spitzenlasten (Peak-Shaving) und der Nutzung flexibler Strompreise. Das Projekt chargeBIG wird gefördert durch das »Sofortprogramm Saubere Luft« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. In der wissenschaftlichen Begleitforschung durch unser Institut wird außerdem der Beitrag des Projekts zur NOX-Emissionsminderung in der Stadt Stuttgart analysiert und bewertet.

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21.01.2020

Regenerative Energie für Amsterdamer Hausbootsiedlung - Drehscheibe für Energie

Die erzeugte Energiemenge regenerativer Energiequellen schwankt. Ein neuartiges Energiemanagementsystem des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ermöglicht es, Photovoltaikanlagen, Batteriespeichersysteme, Wärmepumpen und Elektroautos intelligent zu koppeln – und einzelne Haushalte oder ganze »Energiequartiere« trotz der Schwankungen weitestgehend mit eigener regenerativer Energie zu versorgen.
 
Hausboote gehören in den Niederlanden seit eh und je zum Stadtbild. In einer Art »Hausboote 2.0« hat Amsterdam nun eine neue Siedlung geschaffen: Sie besteht aus 30 schwimmenden Häusern. Doch nicht darin liegt die Besonderheit dieses Quartiers, sondern vielmehr in seiner Energieversorgung. Über ein ausgeklügeltes System versorgen sich die Häuser zu einem großen Teil selbst mit regenerativer Energie, lediglich einen einzigen, gemeinsam genutzten schmalen Netzanschluss für wolkenverhangene Tage hat der Netzbetreiber bis zum Quartier legen lassen.

Energiemanagementsystem für Energiegemeinschaften

Möglich macht dies ein Energiemanagementsystem des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und weiterer Partner, entwickelt im ERA-Net-Smart Grids Plus-Projekt »Grid-Friends«. »Wir haben unser bereits existierendes Energiemanagement für einzelne Häuser zu einem Energiemanagementsystem für ganze Energiegemeinschaften weiterentwickelt«, erläutert Projektleiter Matthias Klein. »Das System steuert Photovoltaik-Anlagen ebenso wie Wärmepumpen, füllt die Batteriespeicher, sorgt für geladene Akkus in den Elektroautos und unterstützt somit auch die Sektorenkopplung.« Keine einfache Angelegenheit: Denn auch an dunklen Tagen muss jederzeit genug Energie für alle zur Verfügung stehen, ohne dass es zu einer Überlastung des gemeinsamen Netzanschlusses kommt.

Das Energiemanagement ist modular aufgebaut – auf Wunsch könnte also jedes Modul einzeln installiert werden – und dient als eine Art »Drehscheibe für Energie«. Sprich: Es analysiert zu jedem Zeitpunkt, wo die Energie hin soll und wohin nicht. Dabei funktionieren die in den einzelnen Häusern installierten 30 Photovoltaikanlagen, 30 Wärmepumpen und 30 Energiespeicher im Amsterdamer Quartier wie ein einziges gr-ßes System. Ein Beispiel: Angenommen, die Bewohner des Hauses A sind im Urlaub und brauchen daher momentan nur wenig Strom. Die Bewohner des Hauses B haben jedoch derzeit einen erhöhten Strombedarf, etwa weil sie gerade eine Party feiern. Die Energie der Photovoltaikanlage fließt daher unter anderem aus Haus A in Haus B, so dass möglichst wenig Strom vom Netzbetreiber verwendet werden muss. Ist es draußen bereits dunkel und erzeugt die Anlage keinen Strom, greift das System auf die Energie-speicher zu – auch dies erfolgt häuserübergreifend.

Baustein Energiespeicher

Dabei verleiht das Managementsystem jedem Modul seine ganz eigene Intelligenz, die zahlreiche Vorteile mitbringt. So ermöglicht die smarte Steuerung der Energiespeicher beispielsweise, die Photovoltaikanlagen unter Volllast zu betreiben. Das ist keineswegs selbstverständlich: Per Gesetz dürfen Photovoltaikanlagen nicht ihre maximale Leistung ins Netz einspeisen, sondern müssen bei starkem Sonnenschein abgeregelt werden – ansonsten würde das Netz überlastet. Gerade dann also, wenn die Sonne vom Himmel knallt und die Module viel Strom erzeugen könnten, müssen sie gedrosselt werden. Mit Hilfe des Energiemanagementsystems ist das nicht nötig: Der Anteil des Stroms, den die Netzbetreiber nicht abnehmen, fließt in die Speicher und kann später genutzt werden.

Ein Prognosemodell verbessert die Effizienz der Stromspeicherung. Es prognostiziert anhand der Wettervorhersage, wie viel Energie in den kommenden Stunden aus den Photovoltaikanlagen zu erwarten ist und wie hoch der voraussichtliche Wärmeverbrauch sein wird, und steuert die Speicherung anhand der Ergebnisse. Scheint die Sonne beispielsweise vormittags noch verhalten, laufen die Anlagen nicht unter Volllast. Soll es nachmittags dagegen aufklaren, so dass die Anlagen gedrosselt werden müssten, verschiebt das Energiemanagementsystem die Energiespeicherung stattdessen auf den Nachmittag. Die Speicher werden hier also nicht mit der ersten produzierten Kilowattstunde geladen – wie es üblicherweise der Fall wäre – sondern erst nachmittags. Bis abends sind die Speicher trotzdem voll. Es geht keine Energie verloren.

Baustein Elektromobilität

Auch Elektroautos gilt es mit Energie zu versorgen – und zwar vorzugsweise zu Zeiten, in denen die Photovoltaikanlagen ausreichend Strom produzieren. Dennoch möchte niemand vor einem Auto mit leerem Akku stehen, wenn er dringend Besorgungen machen muss. »Die Bewohner können über eine App mit einem Klick angeben, welchen Mindestladezustand sie derzeit für ihr Auto wünschen«, sagt Klein. Reichen vielleicht 50 Prozent, da man nur kurz zum Supermarkt fahren muss? Hat der Nutzer dies angegeben und sein Auto angeschlossen, lädt das System die Batterie bis auf den gewünschten Wert auf – notfalls auch mit Strom vom Netz. Scheint die Sonne, fährt es über diesen Wert hinaus mit der Aufladung fort. Herrscht jedoch Energieflaute, verschiebt das System die weitere Aufladung auf später. Das hat gleich zwei Vorteile: Zum einen steigt die Eigenversorgung mit Energie, zum anderen tangieren die Aufladungen, die über den nötigen Wert hinausgehen, den Netzbetreiber nicht – das Energienetz wird stark entlastet.

Nicht nur für große Siedlungen interessant

Die Module können auch einzeln verwendet und auf den jeweils gewünschten Anwendungsfall zugeschnitten werden. »Es gibt bereits 60 bis 70 dauerhafte Installationen unseres Systems – vom einzelnen Privathaushalt über Kantinen und ganze Betriebe bis hin zu einer Kläranlage. Während das System in Amsterdam Leistungsspitzen bis zu 250 Kilowatt verschiebt, steuert es in der Industrie bislang 150 Kilowatt an«, erläutert Klein. Vertrieben wird das System seit Anfang 2019 über die Wendeware AG, einem Spin-off des Fraunhofer ITWM. 

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Über das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern zählt zu den größten Forschungsinstituten für angewandte Mathematik weltweit. Wir sehen unsere Aufgabe darin, die Mathematik als Schlüsseltechnologie weiterzuentwickeln und innovative Anstöße zu geben. Unser Fokus liegt auf der Umsetzung mathematischer Methoden und Technologie in Anwendungsprojekten und ihre Weiterentwicklung in Forschungsprojekten. Das enge Zusammenspiel mit Partnern aus der Wirtschaft garantiert die hohe Praxisnähe unserer Arbeit.
Deren integrale Bausteine sind Beratung, Umsetzung und Unterstützung bei der Anwendung von Hochleistungsrechnertechnologie und Bereitstellung maßgeschneiderter Software-Lösungen. Unsere verschiedenen Kompetenzen adressieren ein breites Kundenspektrum: Fahrzeugindustrie, Maschinenbau, Textilindustrie, Energie und Finanzwirtschaft. Dieses profitiert auch von unserer guten Vernetzung, beispielsweise im Leistungszentrum Simulations- und Software-basierte Innovation.

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