Autonome Energiesysteme
Ein dezentraler Ansatz, um Millionen von energietechnischen Geräten zu steuern
Die Kurzdarstellung basiert auf folgender Quelle:
NREL: Netzmodernisierung – Autonome Energiesysteme. Bericht. 2021, USA. https://www.nrel.gov/grid/autonomous-energy.html . Abgerufen: 04. August 2021
Autonome Energiesysteme eröffnen einerseits Gestaltungsfreiheit im Design von Gebäuden, Stadtquartieren, Industriegebieten und ländlichen Arealen bezüglich eigener Energiekonzepte.
Andererseits werden sie es den Stromnetzen ermöglichen, mit der Geschwindigkeit und Flexibilität zu reagieren, die für die robuste Steuerung vieler Millionen einzelner Geräte erforderlich ist. Diese Lösungen wurden in realen Stromnetzen in Verbindung mit Windkraft- und Photovoltaikanlagen, Gebäuden und Elektrofahrzeugflotten demonstriert. Sie sind bereit, überall auf der Welt für eine erfolgreiche Energiewende eingesetzt zu werden.
Die Idee autonomer Energiesysteme besteht darin, die zentrale Netzsteuerung dezentral in kleinere Entscheidungen aufzuteilen. Somit sollen die zentralen Betreiber nicht von Daten und Kommunikation überfordert werden. Um dies zu verwirklichen, hat in den USA das National Renewable Energy Laboratory (NREL) Steuerungsalgorithmen mit folgenden Zielsetzungen entwickelt:
- Echtzeitbetrieb — schnell genug für Netze, die Last und Erzeugung im Sekundentakt ausgleichen,
- Asynchrone Daten und Steuerung — für Schwankungen bei den Energieressourcen und Verzögerungen bei der Kommunikation,
- Robustheit — einschließlich Wiederherstellung nach einem Ausfall und Toleranz gegenüber Störungen, Ausfällen und Kommunikationsfehlern,
- Skalierbarkeit — mit einem Design, das sich problemlos auf die Steuerung von Hunderten Millionen von Geräten skalieren lässt.
Autonome Energiesysteme sind mehrschichtige oder hierarchische, zellular strukturierte Netz- und Steuerungssysteme, die eine belastbare, zuverlässige und wirtschaftliche Optimierung ermöglichen. Unterstützt durch eine skalierbare, rekonfigurierbare und selbstorganisierende Informations- und Steuerungsinfrastruktur sind autonome Energiesysteme extrem sicher und widerstandsfähig. Weiterhin können sie in Echtzeit arbeiten, um einen wirtschaftlichen und zuverlässigen Betrieb zur Integration von Energie in allen Formen zu gewährleisten.
Autonome Energiesysteme beruhen auf zellularen Bausteinen die sich sowohl selbst optimieren können, wenn sie von einem größeren Netz isoliert sind, als auch an einem optimalen Betrieb teilnehmen, wenn sie mit einem in ein größeres Netz verbunden sind.
Andreas Kießling, energy design, Leimen / Heidelberg — 4. August 2021
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