Entwicklung der Steuerung für einen Mini-Grid-Prüfstand

Projektzeitraum 01.11.2013 – 31.12.2014

Die Integration Erneuerbarer Energien spielt im Off-Grid-Markt eine maßgebliche Rolle. In netzfernen Regionen wird derzeit meist auf Diesel-Generatoren zur Lastdeckung zurückgegriffen, weshalb hier ein deutliches Potential für die Senkung der CO2-Emissionen besteht und perspektivisch Kosten gespart werden können, wenn auf fossile Energieträger und ihre steigenden Kosten verzichtet werden kann.

Vor diesem Hintergrund hat die QINOUS GmbH ein Energiespeichersystem entwickelt, das in bestehende Dieselnetze eingebunden werden soll, um durch Li-Ionen-Batterien die Netzstabilität zu gewährleisten, die vor allem durch PV- und auch Windenergieanlagen gespeist werden können.

Zu Demonstrationszwecken und für die Weiterentwicklung des Systems wurde in Berlin Schöneweide ein Prüfstand errichtet. Die Steuerung wird vom RLI mitentwickelt.

Der Prüfstand besteht aus mehreren in Containern verbauten Systemkomponenten, die ein reales Mini-Grid abbilden.
Dazu gehören ein Dieselgenerator mit 150 kVA, das Energiespeichersystem mit 112 kWh/100 kW, sowie ein Last- und ein PV-Simulator (technische Umsetzung durch Wechselrichter mit je 150 kVA).

Zusätzlich wurde eine neuartige Salzwasser-Batterie der Firma Aquion hinzugefügt.

Eine M1-Steuerung der Firma Bachmann electronics dient der Vernetzung und dem Controlling des gesamten Prüfstands.
Mit Matlab Simulink und M-PLC werden sowohl die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten ermöglicht als auch die Versuchsabläufe koordiniert.

In diesen werden verschiedene Szenarien betrachtet: (a) derzeit übliche Konfiguration aus Last und Diesel, (b) Einbeziehung von Erneuerbaren Energien und Batterien und (c) vollständiger Ausschluss des Diesel.

Für die Simulation der Last und der Erzeugung aus EE können typische Profile aus Regionen ohne Zugang zum Netz oder synthetische Kurven vorgegeben werden.

Für die Bedienung wird eine grafische Benutzeroberfläche auf Basis von WebMI entwickelt.

Für QINOUS bietet der Prüfstand die Möglichkeit, ihr Batteriemanagementsystem zu testen und an die Anforderungen eines Mini-Grids mit schwankenden Lasten und ebenfalls stark fluktuierender Energieerzeugung aus Wind und PV anzupassen.

Ziel soll es sein, den Dieselgenerator aus dem Mini-Grid zu verdrängen und die Frequenzhaltung durch das Energiespeichersystem zu gewährleisten.

Die Entwicklung der speicherprogrammierten Steuerung ermöglicht dafür die Automatisierung der Versuchsabläufe am Prüfstand. Durch die gleichzeitige Visualisierung der Messdaten wird der Ablauf der Versuche überwacht.