Energieauktionen im Smart Grid der Zukunft

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Das Stromnetz scheint immer vor dem Zusammenbruch zu stehen, mahnen Energieversorger regelmäßig. Nun soll eine Software das Smart Grid noch intelligenter machen. Der Clou: Verbraucher handeln untereinander den optimalen Zeitpunkt für ihren Einsatz aus.

Natürlich war die Warnung vor einem Blackout übertrieben. Die Sonnenfinsternis am 20. März 2015 hat das Stromnetz in Deutschland nicht zusammenbrechen lassen. Dabei zeigten Berechnungen des Oldenburger Instituts energy & meteo systems, dass bei Beginn der Sonnenfinsternis die eingespeiste Leistung durch Solarpanel um maximal zehn Gigawatt geringer ausfallen kann. Und nach dem Spektakel, wenn die Sonne gegen 12 Uhr höher steht, erwarten die Forscher einen plötzlichen Anstieg der Solarleistung auf bis zu 20 Gigawatt. Ein Stresstest für das deutsche Stromnetz und eine Herausforderung für die Netzbetreiber.

Die müssen zum einen teure Energiespeicher vorhalten und zum anderen die Netzauslastung gemäß den jeweils vorherrschenden Gegebenheiten steuern. Und dies gestaltet sich überaus komplex. Immerhin ist das Finden zulässiger (und damit stabiler) Versorgungskonfigurationen auf Basis des verhandelten Bedarfs (Verbrauch und Einspeisung) von vielen Parameter abhängig, wie Sebastian Lehnhoff in seinem Buch "Dezentrales vernetztes Energiemanagement", Kapitel "Dezentrales Netzmanagement" schreibt. Aus diesem Grund wollen nun Wissenschaftler der Alpen-Adria-Universität und der Lakeside Labs im Rahmen des Projekts Smart Grid selbstorganisierende Algorithmen und Mechanismen für intelligente Micro-Grids entwickeln.

Virtuelle Auktion im Smart Micro-Grid

Ein solches Smart Micro-Grid vernetzt Energieproduktionseinheiten und -verbraucher auf direktem Wege. Doch die Forscher gehen noch einen Schritt weiter. Sie planen virtuelle Auktionen im intelligenten Stromnetz der Zukunft. So sollen Geräte untereinander den optimalen Zeitpunkt für ihren Einsatz aus handeln. Die, die dringend laufen müssen, bieten in einer virtuellen Auktion mehr und werden somit bevorzugt. Die Stromversorgung von Geräten mit geringerer Priorität wird auf einen späteren Zeitpunkt verschoben, sie laufen dann aber mit einem billigeren Tarif.

Doch um dies umzusetzen, müssen Geräte intelligenter werden. Der Plan: Das Geräteverhalten wird mit einem Smart Controller geregelt, dem zum Beispiel ein künstliches neuronales Netz zur Entscheidungsfindung zu Grunde liegt. Das Verhalten solcher sich selbstorganisierender Systeme wird derzeit mit einem eigens dafür entwickelten Open Source Framework namens FREVO simuliert. Das Energieverbrauchsverhalten wurde hingegen im Interreg-Projekt Monergy ermittelt. Die Ergebnisse nutzen die Forscher um Professor Wilfried Elmenreich von der Alpen-Adria-Universität, um Algorithmen und Mechanismen für ein Energiemonitoringsystem zu entwickeln.

Software schätzt Potenzial der Solarenergie ab

Das von ihnen entwickelte Software-Tool soll künftig das Potenzial der Solarenergie basierend auf den Ortskoordinaten abschätzen. Im Smart-Grid-Labor der Lakeside Labs wurde ein Modell zur Vorhersage der stündlichen Sonneneinstrahlung für einen gegebenen Ort entwickelt. Dieses basiert auf sechs Parametern: die tägliche Sonneneinstrahlung, die aktuelle Stunde, der Sonnenuntergangsstundenwinkel, der Tag sowie der Längen- und der Breitengrad. Laut Elmenreich ist die Vorhersagegenauigkeit besser als die bisheriger empirischer und statistischer Modelle. Dazu wurden Simulationsmodelle für Photovoltaikanlagen entwickelt. Diese sind in der Lage, die Leistung einer Photovoltaikanlage über ein Jahr abzuschätzen.