ABB: Energie- und Lademanagement Zum Gewinner der Energiewende werden

Der Energiemix in Deutschland ist einem massiven Wandel ausgesetzt, wobei der Anteil aus erneuerbaren Quellen stetig wächst. Gleichzeitig wird die Struktur der Abnehmer immer komplexer. Durch die intelligente Integration von Daten wird eine ganzheitliche Optimierung von Energieerzeugung und Lastensteuerung über alle Energiearten hinweg ermöglicht. Damit kann aus einer Herausforderung eine echte Chance werden.

Längst setzen Unternehmen bei der Energieversorgung nicht mehr alles auf eine Karte: So speist zum Beispiel eine Photovoltaikanlage die Ladesäulen ihrer Firmenfahrzeuge. Oder über eine Windkraftanlage wird der Bedarf ihrer flexiblen Verbraucher und Speichersysteme abgedeckt. Regelmäßig führt dieser Mix an Energiequellen jedoch zu einer heterogenen Energieinfrastruktur mit Technologien unterschiedlicher Hersteller. Um hier Transparenz zu gewährleisten und möglichst alle Erzeuger optimal aufeinander abzustimmen, bieten sich Systeme für die zentrale Überwachung und Steuerung aller einbezogenen Energieflüsse an. Solche Energiemanagementsysteme lassen sich mit vorhandenen Leittechniken, Datenbanken und Messsystemen verbinden, sodass Managementplattformen die Teilprozesse übersichtlich visualisieren können.

Energieerzeugung und Lastensteuerung ganzheitlich optimieren

OPTIMAX von ABB bietet eine solche Plattform: Durch die intelligente Integration von Daten wird eine ganzheitliche Optimierung von Energieerzeugung und Lastensteuerung über Energiearten hinweg ermöglicht. Dafür führt OPTIMAX die Daten aus verschiedenen Quellen digital zusammen. Aufgrund der zentralen Datenkontrolle ist es möglich, einen Gesamtüberblick über das lokale Energiesystem zu erlangen, um sämtliche Energieerzeuger, Energiespeicher und Energieverbraucher intelligent und kostenoptimiert zu steuern – egal ob Strom, Gas, Wasser oder Wärme.

OPTIMAX ist das Energiemanagementsystem, das in komplexen Industrieumgebungen Strom-, Wärme-, Gas- und Speicherflüsse in Echtzeit optimiert.

Niclas Esch

Dank intelligenter Steuerung verteilt OPTIMAX zudem die Lasten optimal zwischen alten und neuen Systemen – oder kappt Lastspitzen im Sinne des Peak Shaving durch frühzeitiges Herunterfahren einzelner Erzeugungseinheiten. Dabei können Verbraucher etwaige Lastspitzen nicht nur im Voraus erkennen, diese lassen sich auch vermeiden, indem Energieerzeugung, -speicherung und -verbrauch flexibel angepasst werden.

Als leitsystemunabhängige Lösung lässt sich OPTIMAX zudem mit Systemen anderer Hersteller verbinden. ABB greift dafür auf moderne Retrofitlösungen zurück, dank derer sich alte Anlagen mit modernen Sensoren und Schnittstellen für die Echtzeitüberwachung ausstatten lassen.

Sparen beim Implementieren: KMU erhalten BAFA-Förderung

Ab einem gewissen Energieverbrauch müssen Unternehmen nachweisen, dass sie umweltfreundlich handeln. Eine vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) durchgesetzte Regel besagt: Wer mehr als 7,5 GWh pro Jahr verbraucht, benötigt ein Zertifikat, wonach das Unternehmen ein Energiemanagementsystem nach DIN ISO 50001 oder EMAS nutzt. Diese Vorgabe basiert auf dem deutschen Energiedienstleistungsgesetz, das die EU-Energieeffizienzrichtlinie umsetzt. Unternehmen belegen dadurch, dass sie ihren Energieverbrauch aktiv monitoren, nach Einsparmöglichkeiten suchen und diese nutzen. Für Unternehmen, die ihr Energiemanagement auf Vordermann bringen möchten, übernimmt das BAFA je nach Software und Unternehmensgröße einen Gutteil der Implementierungskosten. Während die Förderung bei kleinen Unternehmen 45 % der Investitionskosten beträgt, beläuft sie sich bei mittelgroßen Unternehmen auf 35 und bei Unternehmen ohne KMU-Status auf 25 %. Ausgewählte Systeme wie OPTIMAX gehören zu den förderfähigen Lösungen. Indem OPTIMAX Energieflüsse wie Netz- und PV-Strom transparent macht, den Energieverbrauch einzelner Produktionslinien oder ganzer Werke aufzeigt und auch die Erzeugung festhält, ermöglicht das System eine einfache Nachweisführung gegenüber Auditoren.

Kostenoptimierung zwischen Dunkelflaute & Grünstromspitze

Erneuerbare Energie ist bekanntlich nicht immer in gleicher Menge verfügbar, was für stark schwankende Preise sorgt. Über die Merit Order, einem zentralen Prinzip der Preisbildung am Strommarkt, schafft der Strompreis einen finanziellen Anreiz, den eigenen Verbrauch auf die jeweilige Situation zu optimieren. Dabei bestimmt das teuerste Kraftwerk, das noch zur Deckung des Bedarfs gebraucht wird, den Strompreis. So entsteht ein Preis, der meist etwas über dem des eigentlichen Verhältnisses von Angebot und Nachfrage liegt. Gleichzeitig wird für Unternehmen ein Anreiz geschaffen, in die dezentrale Energieversorgung zu investieren. So können sie in Zeiten hoher Preise vorrangig die eigene Energie verbrauchen. Eventuell verfügen sie sogar über Reserven, Energie gewinnbringend ins Netz einzuspeisen.

Die Einsatzmöglichkeiten von dynovaPRO sind so vielseitig wie die Anforderungen der Betreiber.

Oliver Nauroth

Dank OPTIMAX können Anwender Schwankungen im Strompreis voll ausnutzen. Denn die Kosten auf dem Energiemarkt – zum Beispiel für Strom oder Gas – lassen sich wie der lokale Verbrauch für mehrere Tage vorhersagen. Für Prognosen zum Day-ahead-Markt können unter anderem die Spotmarktpreise der europäischen Energiebörse (European Energy Exchange, EEX) in Leipzig integriert werden. Derartige Plattformen prognostizieren laufend Preisentwicklungen. So schafft OPTIMAX einen optimierten Fahrplan, mit dem Anwender ihren Energieeinsatz gezielt planen können. Doch nicht nur das: Möchte ein Unternehmen auch Strom verkaufen, kann es das durch eine automatisierte Schnittstelle zu Stromhändlern. Die Software berechnet verfügbare Mengen und teilt diese potenziellen Abnehmern auf einer digitalen Plattform – dem virtuellen Kraftwerk – mit. Auf diese Weise bietet OPTIMAX den Anwendern die nötige Orientierung, um selbst in einem volatilen Marktumfeld wettbewerbsfähig zu bleiben – und strategisch Kosten zu senken. Dabei unterstützt nicht zuletzt eine gezielte Lastensteuerung: Die Software lässt sich so konfigurieren, dass sie in Echtzeit alle Komponenten der Erzeugung, Speicherung und des Verbrauchs regelt – und beispielsweise bei hohen Strompreisen wenig Energie aus dem Netz bezieht.

Lademanagement optimieren

Dass sich intelligentes Energiemanagement in den verschiedenen Teilbereichen direkt fortsetzen kann, zeigt das bereits angeschnittene Beispiel Ladesäulen. Über Stromleitungen beziehen diese Säulen die Energie, die dann zum Beispiel Bus- oder Lkw-Depots nutzen, um die elektrisch betriebenen Fahrzeuge aufzuladen. Allerdings hat jedes Depot seine eigene Größe und damit unterschiedliche Energiebedarfe. Das Netz wiederum stellt über den Anschlusspunkt nur eine bestimmte Menge an Strom bereit, nicht selten aus mehreren Quellen. Was davon beim Verbraucher ankommt, regeln nicht zuletzt individuelle Verträge mit den Stromanbietern, sondern auch die zur Verfügung stehende Netzkapazität. In diesem Kontext lässt sich DynovaPRO von ABB herstellerunabhängig einsetzen und skalieren – für ein hohes Maß an Flexibilität im Last- und Lademanagement.

Intelligentes Laden

Die cloudbasierte Smart-Charging-Lösung ermöglicht es, Ladeinfrastrukturen effizient zu nutzen und die Verfügbarkeit von Ladesäulen möglichst hochzuhalten. Dafür ermittelt DynovaPRO den für den jeweiligen Netzanschluss verfügbaren Strom, steuert Batteriespeicher, weist bestimmten Nutzern Ladeprioritäten zu oder erteilt Ladesäulen ein Energielimit. Über Schnittstellen zu den Managementsystemen der Betriebshöfe erhält DynovaPRO außerdem Informationen über Fahrtzeiten und Umlaufpläne – und kann Ladevorgänge und Lasten entsprechend steuern. Fahren zum Beispiel bestimmte Busse eines Depots früher aus als andere, lässt sich ihnen Vorrang einräumen, etwa indem die Ladegeschwindigkeit für priorisierte Fahrzeuge erhöht wird. Fahrzeuge mit höherer Priorität können andere Ladevorgänge auch unterbrechen oder verzögern. So lässt sich verhindern, dass Fahrzeuge, die erst später fahren, die Abläufe gefährden.

Optimierte Ladeinfrastrukturnutzung

Auch die Ladegeschwindigkeit lässt sich über DynovaPRO unkompliziert regeln: Laden mehrere Fahrzeuge gleichzeitig, kann es notwendig sein, das Tempo zu drosseln, um Stromkosten zu sparen oder Netzgrenzen einzuhalten. Nominal steht in Depots häufig mehr Ladeleistung in Form von Ladesäulen zur Verfügung, als ein Netzanschlusspunkt verkraftet. In solchen Fällen hilft es, den Säulen ein Energielimit zuzuweisen, um das Netz nicht über Gebühr zu beanspruchen und lokale Sicherheitseinrichtungen nicht auslösen zu lassen. Indem DynovaPRO dies umsetzt, optimiert das System die Ladeinfrastrukturnutzung. Zugleich kann die ABB-Lösung PV-Anlagen so steuern, dass sie den Sonnenstrom bei Bedarf in die Ladesäulen einspeisen, was sich insbesondere bei hohen Netzstromkosten und erhöhtem Ladebedarf auszahlt. Verbraucher können so den Eigenverbrauch von PV-Strom maximieren.

Weitreichende Interaktionen

Für mehr Effizienz im Ladebetrieb sorgt auch eine smarte Kommunikation zwischen DynovaPRO und weiteren Komponenten wie der Gebäudeleittechnik: Über Protokolle stehen die Systeme fortwährend und vollautomatisch im Austausch. Damit kann DynovaPRO in einem Logistikdepot dafür sorgen, dass die Kühlung im Gebäude herunterfährt, wenn gerade Elektrofahrzeuge laden – damit möglichst viel Energie aus der PV-Anlage in den Ladestationen ankommt – abgestimmt auf die lokalen, operativen Bedürfnisse.

Weil mit PV-Anlagen häufig auch um Batteriespeicher ergänzt werden, wurde DynovaPRO zur Interaktion dem Batteriespeicher genauso in die Lage versetzt wie mit anderen Komponenten der Depotinfrastruktur: Benötigen Ladestationen mehr Energie aus eigener Erzeugung – aus Kosten- oder Netzgründen – können die Speicher entsprechend geleert werden. Außerdem müssen Verbraucher darauf achten, Strom netzdienlich zu nutzen, sodass er auch anderen Nutzern ausreichend zur Verfügung steht. Weiß ein Nutzer im Voraus, dass er vorübergehend mehr braucht, als das Netz bietet, kann er seine Speicher über DynovaPRO punktuell leeren, um das Netz nicht unnötig zu belasten. Da DynovaPRO beliebig viele Variablen einbezieht – vom Strompreis bis hin zu Fahrplänen – lässt sich das Last- und Lademanagement kundenspezifisch gestalten. Umgekehrt kann der Speicher gezielt mit günstigem PV-Strom gefüllt werden, um ihn später in Perioden höherer Preise zu nutzen, zugleich aber auch die Ladezeiten zu verkürzen.

Dynamische Strompreise: kosteneffizient laden

Es geht aber noch raffinierter: Steht ein Bus mehrere Stunden im Depot, können Betreiber das Ladefenster verschieben, wenn der Preis innerhalb der üblichen Ladezeiten stark steigt. Ob das der Fall ist, berechnet DynovaPRO dank der Preisinformation der europäischen Energiebörse und steuert die Ladestationen entsprechend. So lässt sich auch festlegen, wann der Batteriespeicher mit günstigem PV-Strom gefüllt werden soll: Über die Börseninformationen können Speicher vollautomatisch in Echtzeit gesteuert werden. Die Börse liefert dabei einen Indikator von vielen. Auch Wetterdaten können das Lademanagement beeinflussen. Ziehen Wolken auf, erzeugt eine PV-Anlage vorübergehend weniger Strom. DynovaPRO bezieht daher meteorologische Daten ebenfalls in die Berechnungen ein, um die Ladeleistung möglichst strategisch zu nutzen. Flexibler lässt sich das Lademanagement kaum gestalten.

Mit Energie- und Lastmanagement zum Gewinner der Energiewende

Die Energiewende belohnt nicht nur ökologische Verantwortung, sondern vor allem strategisches Handeln. Unternehmen, die ihre Energieflüsse aktiv steuern, Lasten intelligent verteilen und eigene Erzeugung gezielt einsetzen, sichern sich nicht nur wirtschaftliche Vorteile – sie übernehmen eine Vorreiterrolle im Wandel der Energieversorgung. Mit Lösungen wie OPTIMAX und DynovaPRO wird aus komplexer Infrastruktur ein steuerbares System, das flexibel auf Marktpreise, Netzkapazitäten und Betriebsabläufe reagiert. Wer solche Technologien nutzt, wird nicht nur resilient gegenüber Energiepreis-Schwankungen und Netzengpässen, sondern gestaltet die Zukunft aktiv mit. So wird aus Energie- und Lastmanagement ein echter Wettbewerbsvorteil – und der Weg frei, um zum Gewinner der Energiewende zu werden.