SESAM-FARM

Leitung: John Deere GmbH & Co. KG

Standort: Münchweiler an der Alsenz

Landwirtschaftliche Elektromobilität als Intelligenter Baustein Netzdienlichen Verhaltens

Sustainable Energy Supply for Agricultural Machinery (SESAM)
Die SESAM-Farm steht stellvertretend für landwirtschaftliche Betriebe, die nicht nur Nahrungsmittel, sondern mit unterschiedlichen Systemen wie PV-, Biogas- oder Windkraftanlagen selbst Strom erzeugen und natürlich auch selbst verbrauchen – und Letzteres nicht nur in stationären Einrichtungen wie Gebäuden, Melk- und Fütterungseinrichtungen, sondern auch in mobilen Arbeitsmaschinen wie etwa den Traktoren. 

Im Vergleich zu anderen Verbrauchern im ländlichen Raum hat ein landwirtschaftlicher Betrieb einen vergleichsweise hohen Strombedarf.
Dabei sind Stromerzeugung und -verbrauch zeitlich nicht aufeinander abgestimmt, sodass es beispielsweise aufgrund von Witterungsverläufen zu Einspeisespitzen und somit zur Belastung für ländliche Verteilnetze kommen kann.

Mit der SESAM-Farm demonstrieren die Projektpartner, dass ein intelligent gesteuertes Verbrauchs- und Lastmanagement in Kombination mit neuartigen Batteriespeichersystemen und weiteren neuartigen Fahrzeugkonzepten die Einspeisespitzen glätten und ein landwirtschaftlicher Betrieb netzdienliche Leistungen bereitstellen kann. Überschüssiger Strom aus eigener Erzeugung wird in Batterien gespeichert, mit denen u. a. landwirtschaftliche Fahrzeuge betrieben werden können. Die Szenarien zur Nutzung der eigenerzeugten Energie werden also von stationären Verbrauchern auf mobile Verbraucher ausgeweitet.

Die landwirtschaftliche Elektromobilität kann durch eine intelligente Verbindung zwischen den mobilen Landwirtschaftsmaschinen und dem Stromnetz somit einen Beitrag zur Entlastung der Netze leisten. Gleichzeitig wird die SESAM-Farm durch Speicherung und Eigennutzung bilanziell energie- bzw. CO2-neutral. Das heißt, Energieflüsse zwischen Farm und Netz sind in Summe ausgeglichen. Die Strommenge, die die Farm aus dem Netz entnimmt, ist nicht höher als die Menge, die sie ins Netz einspeist, sondern eher kleiner.

 

Ansprechpartner

Lea Cullman, Prof. Dr.-Ing. Peter Pickel, Johannes Bosch
Projektleitung
John Deere GmbH & Co. KG

Die Anlagen der SESAM-Farm

Die SESAM-Farm wird im Projekt auf einem landwirtschaftlichen Mischbetrieb umgesetzt, der Viehhaltung und Ackerbau betreibt. Ein mit Pflanzenöl betriebenes Blockheizkraftwerk (BHKW) und Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von 300 kWp versorgen den Betrieb mit Erneuerbarer Energie. Strom, der nicht selbst verbraucht wird, speiste der Betrieb bisher vollständig ins Netz ein.

Das intelligent gesteuerte Verbrauchs- und Lastmanagement in Kombination mit einem John Deere 6210RE Hybridtraktor mit Frontbatterie und einer zusätzlichen Wechselbatterie ermöglicht neue Szenarien zur Nutzung der eigenerzeugten Energie. Beispielsweise ist denkbar, dass die Wechselbatterie ständig mit dem Stromnetz verbunden ist, wodurch sie bei Einspeisespitzen die selbsterzeugte PV-Energie aufnehmen und bei Energieengpässen die gespeicherte Energie ins Ortsnetz zurückspeisen kann. Durch die vorgesehene Möglichkeit eines bidirektionalen Einsatzes der Batterien kann die Energie bei Bedarf zudem ins Betriebsnetz abgegeben werden.
 

All dies trägt zur Glättung von Einspeisespitzen sowie zum Ausgleich von Energieengpässen bei maximaler Eigennutzung selbsterzeugter Energie bei. Der Hybridtraktor erlaubt einen einfachen Wechsel der Batterien, wodurch überschüssiger Strom außerdem im mobilen, netzunabhängigen Arbeitseinsatz genutzt werden kann. Wenn die Batterie auf dem Traktor im mobilen Einsatz ist, kann sie neben dem Dieseltank als zusätzliche Primärenergiequelle auf dem Fahrzeug betrachtet werden, die nicht nur als sog. „Range Extender“ fungiert, sondern auch die Leistung von Traktor und Anbaugerät und so die Schlagkraft der Landmaschine erhöht.

Wirtschaftliche Bedeutung

Für Landwirte, die in ihren Betrieben Energie aus regenerativen Quellen erzeugen, wird die Eigennutzung nach auslaufender EEG-Förderung immer wichtiger. Die Projektpartner untersuchen, ob mit elektrisch betriebenen Fahrzeugen in Verbindung mit intelligenten Systemen ein wirtschaftlich interessantes Nutzungsszenario erzielt werden kann. Sie wollen dabei netz-, system- und marktdienliche Betriebskonzepte zur Netzoptimierung und -stabilisierung sowie neue Vertriebs- und Preismodelle erarbeiten.

Wissenschaftliche Bedeutung

Auf der SESAM-Farm werden die Optimierung von Energieflüssen, der intelligente Einsatz von Energiespeichern, die Entwicklung intelligenter Steuerungen und Energiemanagementsysteme sowie neue Ansätze der Datenübertragung untersucht. Ein wesentliches Kriterium für den erfolgreichen Betrieb der Farm ist eine intelligente Verbindung zwischen Verbrauchern und Speichern sowohl innerhalb wie außerhalb der SESAM-Farm. Wichtige Messwerte werden innerhalb der Farm dezentral per Funk über ein Long Range Wide Area Network (Lo-Ra-WAN) sowie über Powerline übertragen. Die Werte laufen in einem lokalen Energiemanagementprogramm zusammen, das seinerseits an das überregionale System Cockpit von DESIGNETZ angeschlossen ist. Das Funknetz LoRa-WAN ist ein einfaches, robustes System. Die Projektpartner wollen untersuchen, ob es sich in der Praxis bei der dezentralen Erfassung von Verbrauchswerten innerhalb des Stromnetzes bewährt und als Grundlage für eine intelligente Steuerung dienen kann.

Basisdaten

SESAM-Farm

BETRIEBSFLÄCHE

320 ha

VIEHHALTUNG

130 Milchkühe, 900–1300 Mastschweine, 120 Mutterschafe

PHOTOVOLTAIK

300 kWp

PFLANZENÖL-BHKW

30 kW

ELEKTROMOBILITÄT

John Deere 6210 RE mit Battery Boost Frontbatterie

STROMSPEICHER

2 Battery-Boost-Speicher mit jeweils 33 kWh

Batteriegewicht

je 1,2 t

LADESYSTEM

Propriet.r, CCS2 (DC-High), vorkonfiguriert für bidirektionales Laden

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