SWARM (Storage With Amply Redundant Megawatt)


Im Rahmen des Kooperationsprojektes SWARM der N-ERGIE AG und dem Energie Campus Nürnberg (EnCN) beschäftigt sich unter anderem der Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme) mit den Fragestellungen, unter welchen Bedingungen Privathaushalte in innovative Stromspeicher investieren, wie sich diese Speicher auf die Stabilität des Stromnetzes auswirken und welchen ökonomischen Nutzen sie aus Sicht des Netzbetreibers bzw. der Privathaushalte schaffen. Übergeordnetes Ziel der Untersuchungen ist es, Erkenntnisse über vernetzte Speicher zu gewinnen und zu vertiefen.
Das von der Caterva GmbH entwickelte Energiespeichersystem (ESS) mit einer Gesamtleistung von 20 kW und einer Bruttokapazität von 21 kWh richtet sich an Privathaushalte, die deutlich mehr als die durchschnittlich üblichen 30 Prozent ihres selbst erzeugten PV-Stroms nutzen möchten, da das ESS eine hohe Deckung des individuellen Strombedarfs aus Eigenerzeugung ermöglicht.
Die Innovation des Systems liegt jedoch in seiner zweiten Funktion: Die Energiespeichersysteme können sich zu einem virtuellen Großspeicher vernetzen, der am Primärregelleistungsmarkt teilnimmt und damit eine Stabilisierungsfunktion im Stromnetz übernimmt. Der virtuelle Großspeicher speichert Strom bei einem Überangebot im Netz und speist umgekehrt bei Strombedarf in das Netz ein.
Der Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme) entwickelt ein Simulationsmodell eines Kleinspeicher-Verbunds. Ziel des Modells ist es, die technischen Auswirkungen der Speicher auf die Netze zu ermitteln, sowie den ökonomischen Nutzen sowohl für die beteiligten Privathaushalte als auch für das gesamte Energiesystem zu identifizieren.

  • Schlüsselwörter: Hybride Simulation; intelligente Energiesysteme; Batteriespeicher; Erneuerbare Energien; Simulation & Modellierung
  • Projektdauer: 2015-04-01 - 2017-12-31

Projektmitglieder

Förderer

  • N-ERGIE Aktiengesellschaft
  • Caterva GmbH
  • Wirtschaftsministerium Bayern (BayInvent)

Mitwirkende Institutionen

  • Lehrstuhl für Wirtschaftsmathematik
  • Lehrstuhl für Elektrische Energiesysteme
  1. Jonas Schlund, Ronny Steinert und Marco Pruckner, "Coordinating E-Mobility Charging for Frequency Containment Reserve Power Provision," Proceedings of the Ninth International Conference on Future Energy Systems, New York, NY, USA, Karlsruhe, Germany, pp. 556-563, 2018  
  2. Jonas Schlund, Christopher Betzin, Holger Wolfschmidt, Kishan Veerashekar und Matthias Luther, "Investigation, modeling and simulation of redox-flow, lithium-ion and lead-acid battery systems for home storage applications," Proceedings of the 11th International Renewable Energy Storage Conference (IRES 2017), 2017
  3. Jonas Schlund und Reinhard German, "A control algorithm for a heterogeneous virtual battery storage providing FCR power," 2017 IEEE International Conference on Smart Grid and Smart Cities (ICSGSC), pp. 61-66, Juli 2017  
  4. David Steber, Marco Pruckner, Jonas Schlund, Peter Bazan und Reinhard German, "Including a virtual battery storage into thermal unit commitment," in Computer Science - Research and Development, 2017  
  5. Jonas Schlund, David Steber, Peter Bazan und Reinhard German, "Increasing the efficiency of a virtual battery storage providing frequency containment reserve power by applying a clustering algorithm," 2017 IEEE Innovative Smart Grid Technologies - Asia (ISGT-Asia), pp. 1-8, 2017  
  6. David Steber, Marco Pruckner, Peter Bazan und Reinhard German, "SWARM - Providing 1 MW PCR Power with Residential PV-Battery Energy Storage - Simulation and Empiric Validation," 2017 IEEE Manchester PowerTech, Juni 2017
  7. Reinhard German, Kornelia Götz, Veronika Grimm, Annika Kufner, Claudia Leepa, Matthias Luther, Simon Mehl, Ingo Sigert, David Steber und Kishan Veerashekar, "Virtueller Großspeicher zur Erbringung von Primärregelleistung – Pilotprojekt SWARM," OTTI-Konferenz „Zukünftige Stromnetze für Erneuerbare Energien", 2017
  8. David Steber, Peter Bazan und Reinhard German, "SWARM - Primärregelleistungserbringung mit verteilten Batteriespeichern in Haushalten," 14. Symposium Energieinnovation 2016, Graz, Österreich, 2016
  9. David Steber, Peter Bazan und Reinhard German, "SWARM - strategies for providing frequency containment reserve power with a distributed battery storage system," 2016 IEEE International Energy Conference (ENERGYCON), pp. 1-6, April 2016  
  10. Claudia Leepa, Annika Kufner, Simon Mehl, David Steber, Kishan Veerashekar, Ingo Sigert, Kornelia Götz, Reinhard German, Veronika Grimm und Matthias Luther, "SWARM - Successful Provision of Frequency Containment Reserve with Distibuted Energy Storage Systems," 10th International Renewable Energy Storage Conference (IRES 2016), Duesseldorf, Germany, März 2016
  11. Peter Bazan, Marco Pruckner, David Steber und Reinhard German, "Hierarchical Simulation of the German Energy System and Houses with PV and Storage Systems," D.A.CH. Energieinformatik 2015, Karlsruhe, Germany, November 2015
  12. David Steber, Peter Bazan und Reinhard German, "SWARM - Increasing Households’ Internal PV Consumption and Offering Primary Control Power with Distributed Batteries," Lecture Notes in Computer Science (LNCS), Karlsruhe, Germany, November 2015

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SWARM (Storage With Amply Redundant Megawatt) Übersicht

Erfolgreiche Zusammenarbeit mit thyssenkrupp

Im Rahmen eines Auftrages des konzerneigenen Tech-Center Control Technology der thyssenkrupp AG wurde seitens des Lehrstuhls Informatik 7 die optimale Fahrweise von Zementwerken mit einem kombinierten Optimierungs- und Simulationsmodell untersucht. Vordergründig ging es um die Fragestellung der möglichen Kosteneinsparungen durch die Optimierung des Produktionsprozesses mittels der Integration von Stoffspeichern in das Zementwerk. Weiterhin wurden dem Zementwerk eine Redox-Flow Batterie sowie einer Windkraftanlage zur Seite gestellt, welche einerseits den Netzbezug elektrischer Energie reduzieren sollen und die Erbringung von Sekundärregelleistung ermöglichen und somit ingesamt zu Kosteneinsparungen beitragen können. Die Ergebnisse zeigten, dass alleine der optimierte Betrieb des Zementwerks Kostensenkungspotenziale heben kann, dieser Effekt jedoch mit der Kombination des Verkaufes von Sekundärregelleistung signifikant gesteigert werden kann. Zur detaillierteren Darstellung der Modelle und Ergebnisse aus diesem Projekt entstand einerseits ein Paper auf der Konferenz D-A-CH Energieinformatik 2016  sowie ein Artikel im Technologie-Magazin techforum der thyssenkrupp AG.

Veröffentlicht am 2017-05-24 08:53:56 (Permalink)

Offen auf AEG 2016

Am 11. September 2016 präsentierte der Energie Campus Nürnberg auf der Veranstaltung "Offen Auf AEG" aktuelle Forschungsprojekte und deren Anwendungen. Der Lehrstuhl Informatik 7 gab interessierten Bürgern Einblicke in seine Forschung im Bereich intelligenter Energiesysteme. Mit effizienten Simulationswerkzeugen werden Energiesysteme vom Haushalt über Siedlungen, verteilte Batteriesysteme, Industrieprozesse bis zur gesamten elektrischen Energieversorgung modelliert. So wird das Effizienzpotential beim Einsatz erneuerbarer Energieträger sowie von Speichern ermittelt und als Folge eine wirtschaftliche Auslegung ermöglicht. [metaslider id=3775]

Veröffentlicht am 2016-11-04 16:00:50 (Permalink)

Vortrag und Award auf der EnInnov 2016

Im Rahmen des 14. Symposiums Energieinnovation 2016 in Graz wurde David Steber, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Informatik 7, mit dem Young-Author-Award ausgezeichnet. Er erhielt diese Auszeichnung für seinen Konferenzbeitrag „SWARM - Primärregelleistungserbringung mit verteilten Batteriespeichern in Haushalten".
Im Rahmen des Symposiums werden zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses „Young Author Awards“ für herausragende Beiträge von Jungautoren vergeben. Die feierliche Verleihung der Förderpreise erfolgte im Rahmen eines Abendempfanges im Nikola-Tesla-Labor der TU Graz.

Veröffentlicht am 2016-02-19 10:26:00 (Permalink)

Aktuelle Presseberichte

Die N-ERGIE Aktiengesellschaft hat eine Pressemitteilung veröffentlicht, in der über das Projekt SWARM berichtet wird. In diesem ist der Lehrstuhl Informatik 7 im Rahmen des Energie Campus Nürnberg beteiligt. Weitere Informationen zum Projekt finden Sie hier. Weiterhin berichtet die FAU aktuell im Rahmen eines Interviews mit Prof. Dr.-Ing. Reinhard German über die Aktivitäten des Lehrstuhls im Bereich Energiesimulation.

Veröffentlicht am 2015-04-30 10:07:06 (Permalink)