_6_ Area!L Connected Mobility – T!Raum

Area!L Connected Mobility – EMILIA ermöglicht Planbarkeit von Energieverbrauch und -erzeugung zum Aufbau eines regelbaren Energienetzes mit Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge im Niederspannungsnetz im urbanen und ländlichen Raum.

Geplante Laufzeit: 01/2023 bis 12/2025
Geplantes Budget (Förderperiode 1): 400.000€
Davon Fördermittel: 73%
Partner Forschung: HTWK Leipzig
Unternehmenspartner: ebee smart technologies GmbH, ebee Engineering GmbH
Kooperative Partner: Sachsen Energie, Netz Leipzig, Stadtwerke Leipzig

Ziel

Ziel dieses Projektes ist es, einen Regelkreis verkörpert durch das EMS innerhalb des HAN (Home Area Network) zu entwickeln, um die Steuersignale der FNN Steuerbox umzusetzen, ohne die Bedürfnisse der Verbraucher zu stark zu beeinflussen. Der Anwender wird erstmalig befähigt, selbst seine Bedürfnisse an die Netzsituation anzupassen. Somit wird es möglich, aktuelle und zukünftige Verbrauchsprofile der Endnutzer zu erstellen und diese für Vorhersagen des VNB bereitzustellen. Es entsteht eine tiefere Integration von regenerativen Energien, da eine Planbarkeit von Energieverbrauch und -erzeugung erreicht wird.

Aufbauend auf diesen Regelkreis ist es notwendig, die Geräte untereinander im HAN kompatibel zu gestalten und eine Kommunikation zum SMGw herzustellen. Die Elektrofahrzeuge stellen dabei das größte Potential, aber auch Herausforderung dar, weil eine Kommunikation von der Ladeinfrastruktur zum EMS/SMGw entwickelt und validiert werden muss.

An der Ladestation im Niederspannungsnetz werden in naher Zukunft die größten steuer- und regelbaren Energiemengen im Niederspannungsnetz aufkommen. Diese Energiemengen zu erfassen und zu regeln, ist ein weiteres Ziel des Projekts.

Vor allem im Umland mit nicht vermaschten Stromnetzen ist es essentiell, eine regelbares Energienetz aufzubauen, um Innovationen aus dem Urbanen in das Ländliche zu überführen. Strukturschwache Regionen werden befähigt, selbständig neue Wertschöpfungsketten aufzubauen und durch Innovationen auf Ihre Region angepasste Technologien und Verfahren zu entwickeln. Es findet ein Technologie- und Prozess-Transfer statt.

Bedeutung des Projektes für das Transfergeschehen im Themenfeld

Das Projekt leistet einen wesentlichen Anteil für die Netzintegration Elektromobilität im Niederspannungsnetz und somit den Transfer von Steuer- und Regel Wissen (Algorithmen) in die technische Umsetzung. Durch die Verarbeitung der Netzsignale mittels des EMS (Energiemanagementsystems) können intelligente Algorithmen diese sinnvoll auf die jeweiligen lokale Verhältnisse umsetzen. Konkret bedeutet dies eine Anpassung des Energieverbrauchs an die volatilen erneuerbaren Energien. Lokale kleine und kleinst Energieerzeuger können tiefer integriert und wirtschaftlich sinnvoller ausgelastet werden. Die Einbindung des EMS über das SMGw hin zum Großverbraucher „Elektromobilität“ im Niederspannungsnetz bietet die Chance, eine sinnvolle Sektorenkopplung am Endanwender zu realisieren. Somit wird ein wichtiger Schritt zur Lösung der Problemstellung des Struktur- und Klimawandels gegangen. Weiterhin kann jeder Bürger individuell entscheiden, was für seinen Lebensstil die beste technologische Lösung (Wärmepumpe, Solar, Hybrid) ist.

Durch das Projekt ist es möglich, dass Bedürfnis nach individueller Mobilität trotz zukünftiger schwankender Energieerzeugung in Einklang zu bringen. Dies begründet sich in der Ursache, dass alle relevanten Parameter im EMS zusammengeführt, ausgewertet und somit die Grundlagen für einen Regelkreis bilden. Das EMS hat den Vorteil genau zu wissen, welche elektrische Verbraucher und Erzeuger vorhanden sind und kann zielgenau auf Änderungen wirken. Es entsteht eine individueller Energieplan, welcher dem VNB hilft, sein Netz stabil zu halten.

Kommunale Unternehmen werden somit in die Lage versetzt, durch die Bündelung dezentraler kleiner Erzeugungsanlagen an der Strombörse zu handeln und sich gegenüber etablierten Wettbewerbern eine verstärke Marktposition zu erarbeiten.

Im Zuge der Projektarbeit wird ein Labor von ebee Engineering und der HTWK Leipzig aufgebaut um Piloten zu testen und zu validieren. Bei erfolgreichen Test werden die Ergebnisse in die ersten Demonstrationen überführt. Ein direkter technologischer Transfer findet praktische Anwendung. Als erstes Transferbeispiel sollen einige ebee Lader der Leipziger Stadtwerke von Elektromobilitätsnutzern getestet werden. Sind die Änderungen ausführlich getestet und validiert und vom Kunden angenommen, können diese in die Demonstrationsanlagen der assoziierten Partnern überführt werden. Dies hat den Vorteil einer größeren Anwenderzahl und somit einer besseren Anpassung an deren Anforderungen und Bedürfnisse.

Folgende Ziele werden verfolgt

Steuer- und Regelbarkeit von Ladeinfrastruktur und daran angeschlossener Elektrofahrzeuge über verschiedene erfolgversprechende Kommunikationsstandards – vernetzte Mobilität
zusätzliche Regelbarkeit von weiteren Verbrauchern, wie z.B.: Nachtspeicheröfen, Wärmepumpen, usw. im Niederspannungsnetz
Niederspannungsnetz wird durch Messen der Energiebedarfe transparenter und besser steuerbar → Prognose des Netzes möglich → tiefe Integration von erneuerbaren Energien
Validierung durch Integrationstests und Inbetriebnahme bei den assoziierten Partnern
Einbindung von Ladeinfrastruktur und lokalen Erzeugern in ein EMS für ein sicheres und Strommarkt- und Netzorientiertes Laden über SMGw.
Transfer: Aufbau eines Projektlabors (Piloten) als Grundlage für die Integration von Schnittstellen, Geräten und Protokollen für die Validierung und Inbetriebnahme
Ideenimpulse entlang der Standardisierung auf Grundlage der Erfahrungen und Resultate des Piloten
Veröffentlichung der Ergebnisse auf Fachmessen, Kongressen, Bürgerevents, Meetings

Grober Arbeitsplan und Zusammenarbeit der Partner

Zur Erreichung der Projektziele werden verschiedenste Softwareentwicklungstechniken und -tools verwendet. Es wird ein serverbasiertes open-source Content-Managementsystem („Alfresco-CMS“), ein open-source Projektmanagement („eGroupware“) sowie eine CI/CD Softwareentwicklung („gitlab“) benutzt. Die Systeme sind bereits seit mehreren Jahren erfolgreich im produktiven Einsatz. Die Hard- und Softwareentwicklung wird mit modernen Entwurfsmethoden wie der Unified Modelling Language (UML) und der Systemmodellentwicklungssprache (SysML) modelliert und dokumentiert.

Für das Projektmanagement werden entsprechende Rollen der Mitarbeiter definiert, Ressourcen, Budgets, Arbeitspakete usw. zugewiesen. Die Meilensteinplanung sowie die Aktualisierung der Erfüllungsgrade erfolgt in regelmäßigen Projekttreffen. Durch den Aufbau eines Projektlabors (Piloten) wird die Grundlage für die Integration von Schnittstellen, Geräten und Protokollen für die Validierung und Inbetriebnahme geschaffen.

Für die agile Softwareentwicklung und das Projekt- und Produktmanagement wird Scrum genutzt. Mit dieser Methode ist es möglich, Abweichungen vom gewünschten Ergebnis in den ersten Stadien der Entwicklung zu erkennen und zu korrigieren. Änderungen während der Projektlaufzeit aufgrund von äußeren Einflüssen können somit integriert werden.

Transfer zwischen Forschung, Entwicklung und Produktion sowie Anwendung findet kontinuierlich durch die Partner statt. Erkenntnisse fließen direkt in die Wertschöpfungskette ein und führen zu einer resilienteren und besser nutzbaren Infrastruktur.

In der ersten Phase sollen Aktivitätsfelder, Partner und Netzwerke für den Ideen, Wissen und Technologietransfer identifiziert werden. Die erste Analyse der spezifischen Anforderungen in den jeweiligen Regionen bilden die Grundlagen für die passenden Transferinstrumente. Durch den stark geprägten regionalen Ansatz ist ein genaues Prüfen unerlässlich.

In der zweiten Phase werden experimentelle Ansätze verfolgt um neue Transferinstrumente zu entwickeln. Speziell im Projekt EMILIA sollen durch die stark in die Region vernetzten Partnern die jeweiligen Stärken miteinander kombiniert werden. Durch diese heterogene Zusammensetzung können anhand der zu entwickelnden Transferinstrumente Potentiale gehoben werden. Dies betrifft technologische sowie sozialen Aspekten (Fachkräfte / Wertschöpfung).

In der dritten Phase sollen die prototypischen Ansätze in die praktische Realisierung übergehen, um eine Verstetigung und Weiterentwicklung des Transfers zu ermöglichen.