Eigenverbrauchsoptimierung für die Photovoltaikanlage in der Wohnsiedlung, Lademanagement für Elektroladestationen oder Spitzenlastkappung für den Industriebetrieb. All diese Steuerungsaufgaben haben eines gemeinsam – die Absicht, Energie zielgerichtet zu steuern. Aktives Energiemanagement ist ein Kernelement der nachhaltigen Energienutzung und spart automatisch Energie und Kosten. Das Schweizer Technologieunternehmen ecocoach aus Brunnen liefert ein Energiemanagement-System, welches Grossverbraucher im Gebäude automatisch nach gewünschten Prioritäten regelt.
Das entwickelte System betrachtet das Gebäude als Ganzes und kombiniert Energiespeicher mit Gebäudeautomation. Mit der Cloud-Anbindung der Gebäude- und Energietechnik ist das System ganzheitlich digitalisiert. Die Kommunikation der verschiedenen Komponenten, Schnittstellen und Protokolle werden über die digitale Plattform sichergestellt. Das integrierte Energiemanagement basiert auf der ganzheitlichen Digitalisierung und ist die Königsdisziplin des ecocoach-Systems.
ENERGIEMANAGEMENT MIT DREI MODI
Energiemanagement, ein allgegenwärtiger Begriff, über den man vieles hört und liest. Was aber genau dahintersteckt und wie das Energiemanagement funktioniert, bleibt oft unklar. Das Unternehmen aus Brunnen konkretisiert die Funktionen des Energiemanagements mit vorprogrammierten Betriebsmodi. Die Modi sind auf unterschiedliche Zielsetzungen abgestimmt und decken alle Hauptbedürfnisse im Bereich der Energieoptimierung ab. Das Energiemanagement nutzt die Hardware des renommierten deutschen Industriesteuerung Herstellers Beckhoff und regelt mit dieser und dazu passenden eigenen Algorithmen die Grossverbraucher im Gebäude. Vor allem die Steuerung der Grossverbraucher birgt ein hohes Potenzial zur Optimierung der Energieflüsse. Folgende drei Hauptmodi sind auf dem System vorprogrammiert: Eigenverbrauchsoptimierung, Spitzenlastkappung und Lastmanagement. Je nach Betriebsmodus werden bestimmte Prioritäten definiert, welche beispielsweise den Eigenverbrauch optimieren. Ein Algorithmus arbeitet die Prioritäten entsprechend ab. Das System beruht auf Echtzeitmessung, reagiert direkt auf Leistungsänderungen und kann so den Energieverbrauch jederzeit optimal regeln.
EIGENVERBRAUCHSOPTIMIERUNG
Durch den Betriebsmodus Eigenverbrauchsoptimierung wird die Nutzung des selbst erzeugten Stromes maximiert. Es wird so wenig Strom wie möglich ins Netz eingespeist respektive vom Netz bezogen. Dabei können verschiedene Verbraucher nach Prioritäten zugeschaltet oder getrennt werden. Das Energiemanagement kann dabei mit oder ohne Batteriespeicher eingesetzt werden. Um den grösstmöglichen Eigenverbrauchsgrad zu erreichen, wie beispielsweise im Quartier Mättivor, macht die Kombination des Energiemanagements mit einem Batteriesystem (ecoBatterySystem) Sinn. Je nach Wunscheinstellung steuert das Energiemanagement-System die Energieflüsse. Ist beispielsweise die aktuelle Stromproduktion der Photovoltaikanlage hoch, werden die Elektroladestationen aufgrund der höchsten Prioritätseinstellung aktiviert und die Elektrofahrzeuge werden geladen. Wird immer noch mehr Strom produziert als verbraucht, wird das Batteriesystem geladen, sodass später möglichst viel Strom für den Eigenbedarf eingesetzt werden kann und möglichst wenig Strom ins Netz zurückgespeist wird.
TEURE LASTSPITZEN VERMEIDEN
Sind in Industriebetrieben mehrere Grossverbraucher gleichzeitig in Betrieb, können Lastspitzen entstehen, welche die Netz
anschlussgrösse überschreiten. Durch den Betriebsmodus zur Spitzenlastkappung werden leistungsintensive Prozesse priorisiert und über den Tag verteilt, sodass keine Spitzen entstehen. Mit der Ergänzung eines Batteriesystems können zudem verbrauchsintensive Zeiträume überbrückt werden, ohne dass Lastspitzen entstehen.
ELEKTROLADESTATIONEN EFFIZIENT BETREIBEN
Sind mehrere grosse Verbraucher angeschlossen, so kann es vorkommen, dass trotz Batterie die Gesamtleistung nicht mehr abgedeckt werden kann. Der Betriebsmodus zum Lastmanagement bedient die priorisierten Verbraucher zuerst und drosselt den Bedarf der anderen Verbraucher, sodass die maximale Leistung nicht überschritten wird – das Gebäude bleibt somit stabil. Der Lastmanagementmodus kann auch ohne Batterie eingesetzt werden. Mit diesem Modus können eine oder mehrere Elektroladestationen eingerichtet werden, ohne dass die bestehende Anschlussleistung erhöht werden muss. Das Energiemanagement regelt den Verbrauch laufend, um den festgelegten Netzbezug nicht zu überschreiten. Die Leistung des aktuellen Anschlusses wird somit optimal ausgenutzt. Hinzu können mit dem Lastmanagement Elektroladesäulen sowohl für Neu- als auch Bestandsbauten umgesetzt werden.
In der Tiefgarage der Überbauung Mythenhof waren bei der Planung des Bauprojekts keine Elektroladestationen angedacht. Mit dem ecocoach-Energiemanagement konnte die Tiefgarage nachträglich mit mehreren Elektroladestationen ausgestattet werden, ohne dass die Anschlussleistung erhöht werden musste. Die Anschlussstromstärke für drei Mehrfamilienhäuser beträgt 250 Ampere, wovon 100 Ampere für alle Ladestationen zur Verfügung stehen. Derzeit sind drei 22-Kilowatt-(kW)-Stationen installiert, die beim Ladevorgang je 32 A Strom beziehen. Das Energiemanagement-System ist erweiterbar und kann somit für alle aktuellen und zukünftigen Ladestationen eingesetzt werden. Es ist für bis zu 30 Ladestationen ausgelegt, sodass die 100 Ampere je nach Anzahl aktiver Ladesäulen optimal verteilt werden. Die Kosten für das Management der Ladestationen sind rasch amortisiert, da das Lastmanagement Verbrauchsspitzen verhindert.
SKALIERBAR FÜR ALLE GEBÄUDEARTEN UND ANWENDUNGEN
Das spezifisch konfigurierbare Energiemanagement ist für jeden Einsatzbereich adaptierbar: als Energiezentrale in der industriellen Produktion, zur Lastverteilung und Eigenverbrauchsoptimierung in der Landwirtschaft, als Lademanagement für Elektroladestationen oder als zentrale Steuerung für Energie und Automation in Büro, Quartier und öffentlichen Gebäuden. Unabhängig vom Einsatzgebiet spart ein Energiemanagement-System aktiv Energie sowie Kosten.
