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PV-KWK

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Intelligente PV-Wärme-Kombisysteme nutzen fluktuierende Leistung der Solarenergie und sichern eine nachhaltige Energieversorgung

Immer mehr Wohnhäuser, öffentliche Gebäude und Gewerbebetriebe werden mit kleinen, dezentralen Blockheizkraftwerken (BHKW) geheizt. Der nebenbei anfallende Strom kann eingespeist oder vor Ort verbraucht werden. Die bereits heute sehr preiswerte Solarstromerzeugung macht die Kombination der Mini-Blockheizkraftwerke mit einer Photovoltaik-Anlage attraktiv.

Die intelligente Kopplung von PV-Anlagen mit kleinen BHKWs bietet attraktive und systemtechnisch anspruchsvolle Perspektiven: So können BHKWs zusätzliche Aufgaben übernehmen und das fluktuierende Leistungsangebot der Photovoltaik ausgleichen. Umgekehrt kann das Lastmanagement und ggf. auch der Speicher des PV-Systems den Betrieb des BHKW vergleichmäßigen und das Aggregat entlasten. Die Kopplung der Photovoltaik-Anlage mit auf Wärmepumpen (WP) basierenden Heizsystemen bieten ebenfalls attraktive Möglichkeiten: Dabei können Wärmepumpen als schaltbare Last den Schwankungen der Solarenergie entgegen wirken und so den Eigenverbrauch erhöhen sowie das Stromnetz entlasten.

Je nach äußeren Rahmenbedingungen kann die Betriebsführung solcher Kombisysteme im Hinblick auf eine individuelle Eigenverbrauchsoptimierung, auf Netzentlastung, nach energiewirtschaftlichen Optimierungskriterien, als „gepooltes virtuelles Kraftwerk“ oder auch als Kombination dieser verschiedenen Ansätze erfolgen. Diese Perspektiven genauer zu untersuchen, die systemtechnisch und ökonomisch besten Ansätze zu identifizieren und mit anwendungsreifen Systemlösungen erschließbar zu machen, ist das Leitziel des Verbundes.

Photovoltaik und BHKW-/WP-Heizungssysteme in optimaler Weise kombinieren

Für den Applikationsbereich der gebäudebezogenen PV-Anlagen und BHKW-/WP-Heizungssysteme soll ein Baukastensystem aufeinander abgestimmter, flexibel einsetzbarer und kombinierbarer Energieversorgungs- und Steuerungskomponenten inkl. intelligenter Betriebsstrategien und Regelungsverfahren geschaffen werden. Hierbei sollen sowohl unterschiedliche BHKW-Technologien und Wärmepumpen wie auch der Einsatz elektrischer und thermischer Speicher sowie das Lastmanagement elektrischer Verbraucher berücksichtigt werden. Konkretes Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung praxistauglicher, optimierter Systemlösungen, die Photovoltaik und BHKW-/WP-Heizungssysteme in optimaler Weise miteinander kombinieren, Synergien erschließen und für die Vielfalt der Anwendungssituationen im Gebäude geeignet sind. Dies beinhaltet insbesondere angepasste Komponenten, kompatible Schnittstellen, neuartige Steuerungssysteme und Auslegungsverfahren sowie den wissenschaftlichen Nachweis der Funktionalität, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit im Betrieb.

In diesem Forschungsverbund arbeitet der Wechselrichterhersteller und Systemlösungsexperte SMA Solar Technology AG mit dem Heiz-, Lüftung- und Klimatechnikspezialisten Vaillant zusammen. Die wissenschaftliche Unterstützung liefert die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen.

Energiemanagementsystem wird Smart-Grid-ready

Angestrebt wird mit den gemeinsamen FuE-Anstrengungen eine universelle, herstellerübergreifende Kombinierbarkeit des Baukastensystems mittels standardisierter Schnittstellen. Die zu erarbeitenden Energiemanagementsysteme sollen die Wirtschaftlichkeit der Anlage verbessern und die Eigenverbrauchsquote des Solarstroms deutlich erhöhen. Außerdem sollen sie in unterschiedlichen Ländern und Betriebsweisen – unter anderem im intelligenten Stromnetz (Smart-Grid-ready) – eingesetzt werden können.

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