Smart Operator

Leitung: Westnetz GmbH

Standort: Wincheringen

Das intelligente Ortsnetz – Kleine Box, große Wirkung

Der Smart Operator ist eine kleine Box mit großer Wirkung. Untergebracht in der Ortsnetzstation erfasst der Mini-Computer kontinuierlich Verbrauchs-, Erzeugungs- und Wetterdaten und entwickelt daraus Prognosen über die Einspeisung bzw. den Verbrauch vom Strom im Ortsnetz.

Über intelligente Stromzähler, sogenannte Smart Meter, ist der Smart Operator mit Haushalten verbunden. Durch diese Vernetzung können beispielsweise Stromspeicher so gesteuert werden, dass sie überschüssige Sonnenenenergie mittags zwischenspeichern und diese abends den Haushalten bereitstellen. Ziel des Smart Operators ist es, eigenständig das bestehende Ortsnetz optimal auszunutzen, die Integration von regenerativen Energien zu verbessern und vorhandene Flexibilität für den Markt bereitzustellen. Das Ortsnetz wird damit zu einer autonomen Energiezelle im Sinne von DESIGNETZ.

Ansprechpartner

Stefan Willing
Projektleitung
innogy SE

Selbstlernender Algorithmus

Der Smart Operator verarbeitet anonymisierte Verbraucher und Erzeugerdaten, nutzt Wettervorhersagen und erstellt aus den Daten Prognosen über die zukünftige Einspeiseleistung und den zu erwartenden Verbrauch von Strom.

Bei einem Überangebot an erneuerbaren Energien koordiniert er ihre Nutzung oder ihre Speicherung vor Ort. So wird der Stromfluss optimiert und das Ortsnetz stabil gehalten. Spezialisten der RWTH Aachen haben für den Smart Operator einen selbstlernenden Algorithmus programmiert. Er lernt ständig dazu, sodass seine Prognosen immer genauer und zuverlässiger werden.

Angeschlossene Komponenten

Um den Leistungsfluss im Ortsnetz zu verbessern, sind eine ganze Reihe von Komponenten mit dem Smart Operator verbunden:

Intelligente Stromzähler (Smart Meter)

Mit digitalen Stromzählern wird der Stromverbrauch in einem Haushalt kontinuierlich gemessen und in anonymisierter Form an den Smart Operator gemeldet. Smart Meter können Stromfresser im Haushalt ermitteln und günstige Stromtarife nutzen.

Regelbarer Ortsnetztrafo

Eingebaut in einer Transformatorenstation regelt der Trafo Spannungsschwankungen im Ortsnetz aus. Er vergleicht dazu die Spannung in der Station mit dem Sollwert, den der Smart Operator übermittelt.

Niederspannungsschalter

Niederspannungsschalter dienen der besseren Verteilung der Energie in Teilbereichen des Netzes. Sie befinden sich verteilt im Ortsnetz in Niederspannungsschränken und werden vom Smart Operator ferngesteuert.

Batteriespeicher

Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien wird in Blei- und Lithiumionenakkumulatoren gespeichert und bei Bedarf wieder ins Netz eingespeist.

Stromladesäulen

Die Elektromobilität ist im Kommen. Elektroautos benötigen ein engmaschiges Netz aus Ladestationen, das zurzeit aufgebaut wird. Da beim Laden von Elektroautos viel Strom benötigt wird, müssen die Ladestationen effizient in ein intelligentes Ortsnetz integriert werden. Im Projekt Smart Operator wird diese Integration getestet.

Elektroautos können bei einem Überangebot an grünem Strom auch als Stromspeicher genutzt werden, wenn das Aufladen der Batterie vom Smart Operator koordiniert werden kann. Sie könnten so auch zur Stabilisierung des Ortsnetzes genutzt werden.

Kommunikation über Glasfaser und Powerline

Die Kommunikation zwischen den Komponenten erfolgt über das örtliche Glasfasernetz und über Powerline Communication. Letzteres nutzt die bestehenden Stromleitungen zur Datenübertragung.

Wirtschaftliche Bedeutung

Neue Freiräume für Verbraucher und Prosumer

Smart Meter und intelligente Hausgeräte eröffnen Verbrauchern neue wirtschaftliche Spielräume. Mit dem Smart Operator ist es möglich, Hausgeräte netzdienlich einzusetzen, woraus finanzielle Vorteile erwachsen können. Netzdienliches Verhalten stabilisiert das Stromnetz, indem der Stromverbrauch zeitlich mit der lokalen Erzeugung koordiniert wird. Wenn Stromerzeugung und Stromverbrauch im Gleichgewicht sind, muss das übergeordnete Netz nicht ausgleichend einspringen. Das kann Kosten sparen.

Die zeitliche Koordination von Erzeugung und Verbrauch ist jedoch nur ein Anfang. Mit Hilfe kleiner Stromspeicher für den Hausgebrauch könnten Haushalte preiswerten Strom aus Überschusszeiten speichern und dann verbrauchen, wenn aufgrund hohen Verbrauchs der Stromtarif ansteigt.

Der Smart Operator in der Ortsnetzstation kann mittelfristig auch als Schnittstelle zu Strombörsen dienen, sodass die Haushalte mehr Freiheit bei der Auswahl ihrer Tarife bekommen.

Stärkung der Kommunen

Durch den Smart Operator erhalten Ortsnetze eine gewisse Autonomie. Dies stärkt die Position von Kommunen, da sie von überregionalen Verteilnetzbetreibern unabhängiger werden. Sie können ihre Autonomie stärken, indem sie beispielsweise lokale Energieerzeugung fördern oder das Ortsnetz durch eigene Energiespeicher stabilisieren.

Gerätehersteller und Elektrofirmen

Hersteller von Haushaltsgeräten können von der Entwicklung profitieren, indem sie ihre Produkte für den Einsatz in intelligenten Haushalten vorbereiten und damit Wettbewerbsvorteile erzielen.

Für ortsansässige Elektrofirmen eröffnen sich neue Geschäftsfelder im Rahmen der Hausautomation. Wenn Haushalte an intelligente Ortsnetze angeschlossen werden, steigt die Nachfrage nach entsprechenden Dienstleistungen, die vor allem lokalen Anbietern zugute kommen kann.

Wissenschaftliche Bedeutung

Die Erfahrungen aus dem Smart Operator Projekt sind für die Ziele von DESIGNETZ von großer Bedeutung. Smart Operator zeigt, wie weit sich Ortsnetze autonom steuern lassen. Welche Komponenten sind unverzichtbar? Wie müssen die Komponenten zusammenspielen? Und welche realistischen Entwicklungsmöglichkeiten gibt es? Auf diese und viele weitere Fragen gibt das Projekt Antworten, die im Rahmen von DESIGNETZ ausgewertet werden.

Technik-Box

Smart Operator auf einen Blick

Angeschlossene Haushalte

Kisselbach: 200
Wincheringen: 210

Photovoltaikanlagen

Kisselbach: 16 (Erzeugungsleistung 200 kWp)
Wincheringen: 13 (Erzeugungsleistung 210 kWp)

Nachtspeicherheizungen

Kisselbach: 21
Wincheringen: 2

Warmwasserspeicher

Kisselbach: 1

Wärmepumpen

Kisselbach: 6
Wincheringen: 37

Kommunikationsnetz

Kisselbach: Glasfaser
Wincheringen: Powerline Communication (PLC)

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