Microgrid Forschungslabor Wieselburg

Die im März 2017 bei der Firma BEST GmbH neu gegründete Area „Smart- und Microgrids“ beschäftigt sich mit der konzeptionellen Planung und Steuerung von dezentralen Energieversorgungsprojekten (erneuerbare Energiegemeinschaften, zelluläre Energiesysteme) und Microgrids¹.

Dazu werden theoretische, physikalische und wissenschaftliche Zusammenhänge im Bereich der Planung und Steuerung von Microgrids und regionalen Energielösungen erforscht und experimentell entwickelt. Die angewandten Methoden inkludieren Mixed Integer Linear Programming (MILP) sowie Model-Predictive-Control(MPC)-Methoden.

Eine ganzheitliche Betrachtung (Konzeptionierung und Betrieb) von Multi-Energiesystemen (Strom, Wärme, Kälte für Gebäude und für kommunale und industrielle Anwendungen) stellt eine komplexe Herausforderung dar, die nur durch den Einsatz der genannten Methoden nachhaltig lösbar ist.

Das Hauptziel ist, den Grad der Autonomie der Systeme auf allen hierarchischen Ebenen (einzelne Gebäude, Siedlungen, Energiegemeinschaften, Subnetze, Regionen) und in allen Sektoren des Energiesystems zu erhöhen. Dadurch steigert sich die Gesamteffizienz nachhaltig, und die überregionale Infrastruktur wird entlastet.

Die Arbeiten dienen als Grundlage für die Entwicklung von Werkzeugen, von welchen das gesamte Energiesystem langfristig profitieren soll.

Entwicklungsfelder und Anwendungsgebiete bei BEST GmbH sind:

• Entwicklung von Methoden und Tools für die Energiesystemplanung (Energiegemeinschaften, zelluläre Energiesysteme, Microgrids) und die sektorübergreifende Energieinfrastruktur sowie die Identifizierung von Schwachstellen
• Schaffung einer prädiktiven Steuerung via MPC, die die Wechselwirkungen zwischen den Sektoren berücksichtigt und durch den Einsatz von Speichern und Lastverschiebungen mehr Flexibilität und Stabilität im Energiesystem bietet.

Vernetzung von Technologien

Die erstmalige Umsetzung und Weiterentwicklung der erlangten Forschungsergebnisse erfolgte im realen Testbed des Microgrid Forschungslabor Wieselburg. Das Microgrid Forschungslabor vernetzt Technologien wie Hackgutkessel, Wärmepumpe, Absorptionskälteanlage und thermische Speicher mit Photovoltaik(PV)-Anlage, Batteriespeicher und Ladesäulen für E-Autos zu einem sektorübergreifenden Microgrid.

Zudem bietet das Labor eine umfassende Testumgebung für die Entwicklung von intelligenten Systemen, die es ermöglichen, erneuerbare Energien besser einzubinden und zu nutzen, wie etwa das von BEST entwickelte übergeordnete Energiemanagementsystem, welches den aktuellen und zukünftigen Verbrauch mittels Künstlicher Intelligenz berechnet und es so ermöglicht, die Energie dorthin zu verlagern, wo sie gerade benötigt wird, oder den Verbrauch direkt zu reduzieren. Durch das übergeordnete Energiemanagementsystem werden die Energieflüsse – und dadurch gleichzeitig die Betriebskosten – optimiert, das Netz entlastet und Emissionen reduziert.

Die Forschungsarbeiten rund um das Microgrid Lab sind ein wichtiger Baustein bei der Umsetzung von Energiegemeinschaften. Die Erkenntnisse werden bereits in realen Energiegemeinschaften und Gemeinden in Niederösterreich, aber auch in der Steiermark oder Salzburg umgesetzt. Das Microgrid Forschungslabor wird auch im neuen COMET-Programm ab April 2023 erweitert, und die F&E-Arbeiten werden intensiviert.

Weiterführende Forschungsarbeiten im Microgrid Lab mit bekannten und neuen Projektpartnern werden angestrebt bzw. sind bereits am Laufen. Die Infrastruktur des Microgrid Lab dient als Test- und Entwicklungsplattform für weitere Produkte (Hardware) und Dienstleistungen (Services). Das Angebot dazu wird laufend erweitert.

Als erste Beispiele sind folgende zu nennen:

• Verschiedene Energiemanagementsysteme können mit vorhandenen Energietechnologien im Lab direkt getestet werden.
• Technologiehersteller können ihre Hardware (z. B. lokale Steuerungseinheiten/Gateways wie Prototypen) vor Ort testen.
• Spezielle Betriebsstrategien können mit dem vorhandenen Energiemanagementsystem umgesetzt, getestet und evaluiert werden, woraus sich neue Geschäftsmodelle entwickeln lassen.
• Schnittstellen & Datenerfassungverschiedener Technologien/Hersteller und deren Integration in Regelungssysteme können getestet werden.

Das Initialprojekt wurde vom Amt der NÖ Landesregierung, Abteilung Wirtschaft, Tourismus und Technologie gefördert und endete nach einer vierjährigen Projektlaufzeit am 31.12.2022. Die Gesamtprojektleitung hatte die BEST – Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH inne.

¹ Microgrids sind kleine, lokale Energienetze, die Betriebe, Gemeinden und Kommunen selbstständig mit Energie versorgen. Diese lokalen und regionalen Konzepte der Energieversorgung können einen wesentlichen Beitrag in Richtung Energieunabhängigkeit und effizientere Integration von Erneuerbaren in das Energiesystem leisten.

Video Microgrid Testlab