Fluktuierende Energie mit DERMS marktgerecht balancieren

Die Balance zwischen Angebot und Nachfrage ist die wohl größte Herausforderung in der Energiewirtschaft. Der kontinuierlich steigende Anteil der erneuerbaren Energiequellen führt zu einer Verschärfung dieser Problematik. Wie können Distributed-Energy-Resource-Management-Systeme (DERMS) den Wandel der Branche von veralteten zentralen Anlagen hin zu dezentralen Energieressourcen unterstützen? Im Folgenden stellen wir ein erfolgreiches DERMS-Projekt vor.

Was sind DERMS?

Wie der Name bereits vermuten lässt, können mit einem DERM-System verschiedene Anlagen zur dezentralen Energieerzeugung und -speicherung verwaltet werden. DERMS-Softwareplattformen ermöglichen die Prognose, Überwachung, Steuerung und Koordination dezentraler Energieressourcen aus einer Vielzahl von Quellen – einschließlich Solarzellen, Windparks und Speichersystemen im gesamten Energienetz.

Mithilfe von DERMS sieht der Betreiber auf einen Blick, wo sich die einzelnen Anlagen in einem Verteilungssystem befinden. Bei komplizierten Stromnetzen können diese Systeme eine große Anzahl verteilter Anlagen, darunter auch volatile erneuerbare Energiequellen, abdecken.

Die Vorteile von DERMS

Dank der einfacheren Sichtbarkeit und Kontrolle erhalten die Anwender einen schnellen Überblick über ihre Energielandschaft und können so fundierte Entscheidungen zum Energiefluss treffen. Besonders wenn Anlagenbetreiber mit vielen verschiedenen Systemen und nicht vernetzten Energiequellen arbeiten, lässt sich oft nicht ausreichend nachvollziehen, wohin die Energie fließt. Diese mangelnde Transparenz kann sich auch auf die Entscheidungsfindung und damit letztlich auf die Profitabilität auswirken, wenn es zu Schwankungen bei Angebot und Nachfrage kommt. DERMS generieren ein vollständiges Energiebild und helfen den Betreibern, das richtige Maß an Steuerung und Kontrolle sicherzustellen.

Neben der Optimierung des Energieverbrauchs können DERMS auch den Energieabsatz selbst profitabler machen, indem sie den Anwendern benutzerfreundliche Funktionen zur Überwachung und Definition von Grenzwerten basierend auf Faktoren wie Tageszeit und Energieertrag bieten.

Damit spielen diese Systeme eine wichtige Rolle bei der Optimierung der Energieversorgung und Vermeidung von Ausfällen durch Lastspitzen – ein Problem, das bei bestimmten Arten der Energieerzeugung verstärkt auftritt.

DERMS für erneuerbare Energien

Unregelmäßigkeiten bei der Energieversorgung aus erneuerbaren Energien stellen ein größeres Problem dar, denn natürliche Schwankungen von Elementen wie Wind und Sonnenlicht sind dort nicht planbar. Ein DERM-System kann helfen, diese Stromquellen zu steuern und die Auswirkungen dieser Unbeständigkeiten auf die Stromnetze sowie den Energieverbrauch und -absatz zu begrenzen.

Stellen Sie sich ein Netz mit mehreren verschiedenen erneuerbaren Energiequellen vor, darunter ein Wasserkraftwerk und ein Windpark, beide in unterschiedlichen geografischen Regionen.

Anders als in Wasserkraftwerken, deren Leistung sich besser steuern lässt, kann es in Windparks zu unvorhergesehenen Überlastungen kommen. So besteht etwa bei hohen Windgeschwindigkeiten kaum eine Möglichkeit, den erzeugten Strom zu begrenzen oder überschüssige Energie zu speichern. Dies gilt vor allem für Windparks, die einen Großteil der Energie nachts generieren, wenn die Nachfrage gering ist.

Bei unerwarteten Leistungsspitzen besteht die Gefahr von Versorgungsausfällen im Netz, da das System durch die überschüssige Energie überlastet wird. Um dieses Problem zu vermeiden, wird diese Energie häufig nicht ins Netz eingespeist und geht damit verloren.

Mit DERMS haben Betreiber problemlos Zugriff auf das gesamte dezentrale Netz und können so besser auf unerwartete Lastspitzen reagieren. Im erwähnten Beispiel könnte etwa ein Teil des Staudamms geschlossen werden, um die Energiegewinnung des Wasserkraftwerks zu reduzieren. Dadurch könnte die überschüssige Energie aus dem Windpark sicher ins Netz eingespeist werden, ohne einen Ausfall durch Überlastung zu riskieren.

Für diese umfassende Steuerungsmöglichkeit müssen DERMS allerdings mit verschiedenen anderen Systemen kombiniert werden, beispielsweise mit Distribution-Management-Systemen (DMS), Outage-Management-Systemen (OMS) und Supervisory-Control-and-Data-Acquisition-Systemen (SCADA-Systeme). Durch die Bündelung dieser Technologien erhalten Betreiber ein vollständiges Bild ihrer Netzinfrastruktur und können diese wertvollen Insights für ihre Entscheidungsfindung nutzen.

Trotzdem ist der Aufbau dieser komplexen Architektur nicht immer einfach.

Angesichts der verschiedenen Systeme für eine Vielzahl von Anlagen zur Energieerzeugung und -speicherung besteht eine allgemeine Herausforderung der Branche darin, alle Systeme miteinander kommunizieren zu lassen. Schwierig ist dies vor allem aufgrund der vielen verschiedenen Protokolle in den einzelnen Systemen der Energiewirtschaft. Um diese Kommunikation zu ermöglichen, müssen sich die Netzbetreiber für eine unabhängige Softwarelösung entscheiden.

Um diese Kommunikation zu ermöglichen, müssen sich die Netzbetreiber für eine unabhängige Softwarelösung entscheiden. Ein unabhängiges System ist nicht an bestimmte Protokolle oder Anlagen gebunden und bietet eine Top-Down-Sicht auf die Energielandschaft. Wenn für jede Energiequelle andere Systeme zum Einsatz kommen, werden die Prozesse schnell unübersichtlich und ineffizient. Unabhängige DERMS können die vielen verschiedenen Systeme und Anlagen integrieren und gewährleisten die notwendige Visualisierung für eine komplexe Anbindung bislang isoliert betriebener Ausrüstung.

Ein weiterer hilfreicher Bestandteil zentral gesteuerter Systeme: Die Informationen aus diesen Systemen lassen sich in Berichten oder Visualisierungen zusammenfassen, um aufschlussreiche Gesamtanalysen zu erstellen.

Downloads

Ergonomie für erneuerbare Energien

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zenon als Distribution-Management-System

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DERMS-Software in Aktion

Eines dieser unabhängigen Systeme ist die Softwareplattform zenon von COPA-DATA, die sich hervorragend für die Vernetzung über verschiedene Protokolle unter dem DERMS-Dach eignet. Dies wurde unter anderem im Rahmen eines Projekts auf der koreanischen Insel Jeju unter Beweis gestellt, wo zenon die Aufgabe hatte, die Leistung eines Windparks im Smart-Grid-Testumfeld des Landes auszugleichen.

Mithilfe von DERMS gelang es der Korea Midland Power Corporation, ein völlig neuartiges Electrical-Equipment-Control-and-Monitoring-System (ECMS) in Verbindung mit zenon auf den Weg zu bringen. Dieses basierte auf dem IEC 61850 Protokoll, einer internationalen Norm für die Kommunikation elektronischer Anlagen in Umspannwerken.

Im Rahmen des Projekts sollten Daten aus sieben Windkraftanlagen und einem Battery-Management-System (BMS) für Hochleistungs-Lithium-Ionen-Zellen verwaltet werden. Dafür wurde eine Plattform zur präzisen Überwachung von Daten aus verschiedenen Quellen benötigt. Aufgrund der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien sollte diese Plattform außerdem sicherstellen, dass das Netz auch bei schwankendem Energieangebot nicht überlastet wird.

Die Korea Midland Power Corporation nutzte zenon, um den Bedienern die Daten zu jeder einzelnen verteilten Anlage anzuzeigen. Diese konnten dadurch genau steuern, wie viel Energie in den Batterien gespeichert und wie viel direkt ins Netz eingespeist wird. Doch damit nicht genug: Mithilfe der Software konnten die Betreiber Regeln für den Zeitpunkt definieren, wann Energie in Batterien gespeichert werden soll. Dabei wurden beispielsweise Daten über den Energiewert berücksichtigt, um die erzeugte Energie zeitlich abgestimmt und möglichst effizient zu nutzen.

So sorgt das System zum Beispiel dafür, dass Energie nachts, wenn sie aufgrund der geringen Nachfrage günstiger ist, in Batterien gespeichert und erst dann ins Netz eingespeist wird, wenn ein möglichst hoher Preis dafür erzielt werden kann. Demzufolge lässt sich mit DERMS nicht nur die Energieeffizienz, sondern auch der Gewinn optimieren.

Der Balanceakt von Angebot und Nachfrage ist und bleibt eine der größten Herausforderungen der Energiewirtschaft. Das wird zusätzlich durch den wachsenden Einfluss regenerativer Energiequellen verschärft. Da diese für den Sektor immer wichtiger werden, dürften DERMS in absehbarer Zeit für die Optimierung der Anlagen zur verteilten Energieerzeugung und -speicherung im Netz unverzichtbar werden.

Erfahren Sie mehr über die Implementierung von DERMS mit COPA-DATA

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The high level of risk present in the pharmaceutical industry has made many manufacturers hesitant to move away from paper documentation and embrace the total digitalization of the manufacturing plant. As drug patents expire, however, production efficiency becomes increasingly important. At COPA-DATA, we have developed our pharmaceutical manufacturing software zenon to help companies overcome industry challenges and optimize their processes using innovative technology.