Abgeschlossene Innovationsprojekte 2012-2017

Intelligente Hausgeräte für intelligente Stromnetze

Innovationsprojekt: Energiemanagement in Smart Grids

Die Stromversorgung in Deutschland wird derzeit durch wenige, leistungsstarke Kraftwerke gewährleistet. Deren Stromproduktion passt sich über den Tag an den schwankenden Verbrauch an. Durch den steigenden Anteil regenerativer Energien ist die Energiegewinnung jedoch immer schwerer zu steuern. Stromüberproduktionen bzw. -engpässe sind mögliche Folgen. Daher muss sich künftig die Nachfrage an das schwankende Angebot anpassen. Dies erfolgt durch intelligente Stromnetze, sogenannte SmartGrids, die Energieerzeuger und -verbraucher vernetzen und eine Synchronisation von Angebot und Nachfrage ermöglichen. Es fehlen jedoch Hausgeräte, die auf die dynamischen Rahmenbedingungen in SmartGrids reagieren können.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung von flexiblen Hausgeräten am Beispiel eines Waschtrockners, der auf schwankende Stromverfügbarkeit und -preise reagiert und seine Prozessabläufe selbständig anpasst. Darüber hinaus wird ein innovatives Energiemanagementsystem für private Haushalte entwickelt. Es ermittelt das Optimum aus Energieverbrauch, Kosten und Zeit – automatisch und komfortabel für den Kunden.

Dazu werden die Rahmenbedingungen eines SmartGrids, wie unterschiedliche Stromverfügbarkeit und Tarife, modelliert, um ihre Auswirkungen auf den Betrieb von Hausgeräten zu ermitteln. Darauf aufbauend wird eine Software für ein intelligentes Energiemanagement entwickelt, die eine Optimierung unterschiedlicher Ziele, wie Energieverbrauch, Kosten und Komfort, für die verschiedenen Geräte in einem Einfamilienhaus ermöglicht. Ein verfahrensflexibler Waschtrockner, der durch Regelungstechnik und verschiedene Technologien seinen Betriebszustand eigenständig an die Rahmenbedingungen des SmartGrids anpasst, wird auf Basis physikalischer Modelle entworfen. Er wird zusammen mit dem Energiemanagement anhand von Demonstratoren realisiert, erprobt und im Anschluss umgesetzt. In dem Projekt wird auf Ergebnisse der Querschnittsprojekte Selbstoptimierung, Energieeffizienz und Systems Engineering zurückgegriffen. 

Durch das Projekt wird aufgezeigt, wie Hausgeräte auf die Rahmenbedingungen von Smart-Grids reagieren und eigenständig ihr Energiemanagement optimieren können. Die Kombination von intelligenter Software mit energieeffizienten Technologien, wie z.B. Wärmespeicher, soll den Energieverbrauch um ca. 40% reduzieren und gleichzeitig den Komfort für die Nutzer erhöhen. Die Ergebnisse können auf andere Hausgeräte sowie auf komplexere Verbraucherstrukturen wie Mehrfamilienhäuser bis hin zu industriellen Betrieben übertragen werden.

Projektlaufzeit
01. Juli 2013 - 30. Juni 2016


Publikationen
Abschlussbericht: Karl Stephan Stille: Energiemanagement von Haushaltsgroßgeräten (2018)