Es ist nicht neu, dass eine Energieoptimierung mehrere Verbraucher bei drohender Leistungsüberschreitung abschalten kann. Die künftige Herausforderung wird jedoch die Kommunikation zwischen Energieoptimierung, Batteriespeicher und dessen leistungsgenaue Regelung sein.

Der elektrische Leistungsbedarf der Wingold Messtechnik ist durch die Erweiterung der Büro- und Lagerflächen gestiegen. Zudem wurden mehrere Wärmepumpen und Autoladestationen installiert, die für eine deutliche Erhöhung der Leistungsspitze gesorgt hätten. Um dies zu verhindern und somit die Kosten für die Leistungsbereitstellung zu reduzieren, wurde ein Batteriespeicher mit einer Kapazität von 100 kWh und einer maximalen Lade- und Entladeleistung von 100 kW in Betrieb genommen.

Doch die Regelung des Speichers kann nicht ohne weiteres durch eine Energieoptimierung erfolgen. Ein digitales „An/Aus-Signal“ reicht hierfür nicht aus. Denn ein Batteriespeicher erwartet eine Regelinformation, mit welcher Leistung er sich laden oder entladen soll. Die Ansteuerung kann über ein Analogsignal erfolgen, sofern ein dementsprechender Eingang am Speicher verfügbar ist. Viel wichtiger als diese Lade- und Entladevorgabe ist für die Energieoptimierung die Information, welche Energiemenge der Batteriespeicher noch zur Verfügung stellen kann. Dies alles umzusetzen, war mit den bekannten Mitteln einer Energieoptimierung nicht möglich.

Kommunikationsmodul

Somit war im Vorfeld klar, dass hier eine Kommunikation zwischen Energieoptimierung und Batteriespeicher erfolgen muss. Die KBR-Entwicklung hatte daher folgende Aufgabenstellung: Ein Kommunikationsmodul konstruieren, mit dessen Hilfe eine bidirektionale Kommunikation mit Batteriespeichern verschiedener Hersteller realisiert werden kann.

Das entstandene intelligente Gateway multisio-IGW-MT wird an der Modulbusschnittstelle der Energieoptimierung multimax angeschlossen. Mit Hilfe der Modbus-TCP-Schnittstelle kann die Energieoptimierung über das Gateway mit dem angeschlossenen Batteriespeicher kommunizieren. Dadurch wurden das Abfragen des Ladezustandes und die Vorgabe einer Lade- oder Entladeleistung verwirklicht. Einen zusätzlichen Vorteil hat das Kommunikationsmodul auch: Es können nicht nur Batteriespeicher, sondern auch Ladesäulen und Kundenanlagen wie z.B. eine Lüftungssteuerung ohne großen Aufwand über die Energieoptimierung multimax geregelt werden. Voraussetzung hierfür ist: Eine Modbus-TCP-Schnittstelle.

Energieoptimierung mit Hilfe des Batteriespeichers

Ernst wurde es Ende 2021, als wir den Batteriespeicher das erste Mal über das Gateway an unsere Energieoptimierung angeschlossen hatten. Die Kommunikation erfolgte wie erwartet problemlos. Seitdem meldet der Speicher seinen Ladezustand und übernimmt die Befehle der Energieoptimierung zum Entladen und Laden ohne Zeitverzögerung. Die Rückmeldung des Ladezustandes ermöglicht es der Optimierung, punktgenau den programmierten Sollwert einzuhalten.

Sobald genug „Freileistung“ vom Netzanschluss zur Verfügung steht, wird das Laden des Speichers durchgeführt. Der Zeitpunkt und die Höhe der Ladeleistung werden ebenfalls von der Energieoptimierung vorgegeben. Seit Anfang des Jahres läuft das System und hält den vorgegebenen Sollwert problemlos ein - sehr zur Freude unseres Energieteams. Denn durch die Einbindung des Batteriespeichers in die Energieoptimierung konnten wir die Leistungsspitze um 28 % verringern - was sich in unserer Stromabrechnung monetär deutlich bemerkbar macht.

Zeitgleich zu unserem Projekt wurde noch ein weiteres Pilotprojekt bei einem unserer Kunden installiert. Sobald der Testzyklus beider Systeme erfolgreich abgeschlossen ist, wird die Anbindung von Batteriespeichern an die Energieoptimierung multimax für den Verkauf freigegeben. Das positive Resultat ist bereits in den beiden nachfolgenden Diagrammen deutlich sichtbar:

In Diagramm 1 ist deutlich zu sehen, wie durch Entladen und Laden des Batteriespeichers die vorgegebene Leistungsspitze eingehalten wird.

Diagramm 1: Reduzierung der Lastspitze durch Batteriespeicher

Diagramm 2 zeigt eine Simulation in unserem Energiedatenmanagement visual energy 5. Es stellt die zu erwartende Leistungsspitze ohne die Optimierung mit Hilfe unseres Batteriespeichers und unserer Solaranlage dar. Es ist deutlich zu erkennen, dass die roten, simulierten Spitzen weitaus über dem blauen Lastprofil der EVU Bezugsleistung liegen.

Diagram 2: Simulation der zu erwartenden Leistungsspitze

Weitere Maßnahmen

Um den Maximalwert einzuhalten, wurden noch weitere Maßnahmen ergriffen: Die größte Leistungsaufnahme benötigt unser Trockenofen. Wenn dieser gestartet wird und zeitgleich noch eine bestimmte Produktionslinie in Betrieb ist, reicht die Energiemenge des Batteriespeichers nicht aus, um dies zu kompensieren. Daher wurde in dem ebenfalls angeschlossenen multimax-IGW ein Zeitprogramm hinterlegt, das das Starten des Trocknungsprozesses des Ofens nur zu bestimmten Uhrzeiten zulässt. Zusätzlich wurde derzeit die maximale Ladeleistung unserer E-Ladestationen begrenzt. Nach dem Abschluss der Tests mit dem Batteriespeicher werden im nächsten Step die Ladesäulen ebenfalls über das Gateway multisio-IGW-MT in die Energieoptimierung mit eingebunden.