Microgrids sind kleinere und unabhängige Netzstrukturen im Gegensatz zu überregionalen Verteilnetzen. Ihnen liegt die Idee zugrunde, Energie möglichst dezentral und autark zu erzeugen. Im Falle von Energieüberschüssen in den einzelnen Microgrids werden diese zum Lastausgleich virtuell an das öffentliche Netz angeschlossen. Auch die Komponenten innerhalb eines Microgrids selbst tragen zum Lastausgleich bei. Die Großbatterie sowie die bidirektionalen EV-Batterien fungieren als zentrale Verbindungsglieder der zeitlich schwankenden Energieflüsse zwischen den Erzeugern (PV und KWK) und den Verbrauchern (Mieter und E-Mobilität). Überschüssige Energie wird gespeichert, um die Last auszugleichen, und kann später wieder in das Mikronetz eingespeist werden, wenn das Angebot niedrig und die Nachfrage hoch ist.
In der Baumwollspinnerei setzt CENERO in Zusammenarbeit mit dem EU-Projekt SPARCS ein Microgrid-Konzept mit verschiedenen Komponenten um, die über das digitale Last- und Energiemanagement miteinander verbunden sind, um maximale Effizienz zu gewährleisten. Zu diesen Komponenten gehören eine Photovoltaikanlage (PV), ein KWK-System, Großbatterien und bidirektionale Ladepunkte. Die PV-Anlage auf dem Dach eines der Gebäude speist erneuerbare Energie in das Mikronetz ein, wo sie entweder direkt von den Mietern genutzt, gespeichert oder in das größere öffentliche Netz eingespeist werden kann. Das Blockheizkraftwerk kann als Reserve genutzt werden, wenn die PV-Anlage nicht ausreicht und der Speicher leer ist. Das bidirektionale Laden von E-Fahrzeugen hat einen Prosumer-Charakter. Als Verbraucher bietet das bidirektionale EV eine nachhaltige Mobilität, indem es den erneuerbaren Strom (aus der PV-Anlage) verbraucht, der vorübergehend in seiner Batterie gespeichert wird, während es als Erzeuger oder Generator das Netz mit gespeicherter Energie versorgen kann, wenn die Nachfrage zu hoch ist.
Ein weiterer Bestandteil der effizienten Energienutzung im Netz ist die intelligente Steuerung der Wärmeversorgung in Abhängigkeit von der Nachfrage. Es werden intelligente Thermostate installiert, die Informationen über den Wärmebedarf ausgewählter Mietbereiche übermitteln. Sie sind auch in der Lage, ihre Umgebungsbedingungen intelligent zu erlernen und in den Heizprozess zu integrieren. So wird das Wärmepufferpotenzial der historischen Mauern in den Heizprozess mit einbezogen. Besteht kein Wärmebedarf mehr, teilt die Hardware dies dem entsprechenden Steuerventil mit und das Pumpensystem, das die Wärme verteilt, wird abgeschaltet.
Die Herausforderung liegt in der digitalen Vernetzung all dieser Erzeuger, Verbraucher, Speichersysteme und dem anschließenden öffentlichen Netz. Diese ist weder ausreichend standardisiert noch technisch ausreichend erprobt. Es bedarf eines Lastmanagementkonzepts zur effizienten Verknüpfung von Eigenerzeugung und Verbrauch im Arealnetz, und es muss eine digitale Schnittstelle zur Koordination der Energieübergabe aus dem Verteilnetz und umgekehrt realisiert werden.
Die Belastung des Stromnetzes nimmt aufgrund der immer stärker schwankenden Energieeinspeisung und -abgabe stetig zu. Da das Frequenzband eines stabilen Stromnetzes sehr schmal ist, sollte die Energiemenge im Netz möglichst konstant sein. Dies kann durch die Regelung einer Einspeisung oder den zusätzlichen Verbrauch von Energie erreicht werden. Damit dies in Echtzeit und systemverträglich geschieht, ist das digitale Lastmanagement ein zentraler Bestandteil zukunftsfähiger Stromnetze. An der Schnittstelle zwischen Arealnetzen und großen Verteilnetzen können Energiemengen in größerem Maßstab ausgetauscht werden, was die regionale Microgrid-Stabilität fördert.
Die Möglichkeit, teure Lastspitzen und Stromzukäufe durch optimierte Eigenstromerzeugung zu vermeiden, spielt eine große Rolle für die Wirtschaftlichkeit von Lastmanagement. Die Integration des Lastmanagements für die Netzstabilität verbessert auch das Effizienzpotenzial des Netzes, indem es verschiedene Arten von Anforderungen identifiziert und den Energiefluss in bestimmte Bereiche lenkt, um Verschwendung innerhalb des Mikronetzes als Ganzes zu vermeiden. Durch die Überwachung der Erzeugung, der Zuteilung und der Nachfrage kann beispielsweise die hohe Kapazität des mittags erzeugten PV-Stroms gezielt für den Betrieb einer Klimaanlage (die mittags stark nachgefragt wird) genutzt werden. In vielen Fällen kann Energie, die normalerweise als Abfall betrachtet wird, proaktiv an anderer Stelle innerhalb des Systems genutzt werden, wie dies häufig bei thermischer Energie der Fall ist - die KWK-Anlage ist ein gutes Beispiel für die Suffizienznutzung von thermischer Energie als Nebenprodukt.
Für die erforderliche Konnektivität zwischen den einzelnen Erzeugern und Verbrauchern untereinander und der Schnittstelle zum öffentlichen Netz werden vor Ort fernauslesbare intelligente Sensoren und Zähler installiert. Als digitales Kommunikationsprotokoll wird das innovative LoRaWAN-Funksystem eingesetzt. Es ist aufgrund der großen Reichweite und des geringen Energieverbrauchs der einzelnen Sender und Empfänger sehr effektiv für die digitale Abdeckung großer Gebäudekomplexe. Diese Sensortechnik wird über eine zentrale Softwareplattform mit dem unternehmenseigenen Energiemanagementsystem cenero.one und einem Lastmanagementsystem gekoppelt. Mit einer speziell mit den Stadtwerken Leipzig berechneten Kombination aus Soft- und Hardware wird das Microgrid an das vorgelagerte öffentliche Netz gekoppelt.
Cenero.one bietet Ihnen eine grafische, leicht zu analysierende Darstellung der Erzeugung und des Verbrauchs aller Ihrer Energiequellen auf einer Plattform, so dass Sie direkte Vergleiche anstellen und den Ausgleich des Netzes mühelos verwalten können. Automatische Alarmsysteme, die mit einer Benachrichtigungsfunktion verbunden sind, können aktiviert werden, um Sie über ungewöhnliche Erzeugungs- oder Verbrauchsmengen zu informieren. Dank des Lernpotenzials der Software kann sie ziemlich genaue Muster für den künftigen Verbrauch vorhersagen, so dass Sie die Energieflüsse im Voraus strategisch planen können. Die Plattform macht auch die Erkennung und Lokalisierung von Verlusten einfach. Ein weiterer Vorteil ist die Genauigkeit und Transparenz der verfügbaren Daten, die für die Abrechnung des Mieterverbrauchs benötigt werden, ein wichtiger Punkt, der in einem Mikronetz zu berücksichtigen ist.