Zukunftsweisendes Energiemanagement von Haushaltsgeräten sichert Netzstabilität

Bis 2050 sollen mindestens 80 % des Stroms aus erneuerbaren Energien stammen. So sieht es das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vor. Doch mit dem Ausbau von Wasserkraft, Solar- und Windenergie ist eine vorausschauende, planbare Stromerzeugung nur bedingt möglich. Zudem fordert der Gesetzgeber cloud-basierte Lösungen, um Netzengpässe zu reduzieren. Und Energieversorger sind bis zum Jahr 2030 verpflichtet, zeitvariable Tarife anzubieten, die es den Kunden ermöglichen sollen, flexibel auf Preisschwankungen zu reagieren. Dies stellt die gesamte Energiewirtschaft vor große Herausforderungen.

Das Energiemanagement von Hausgeräten bietet enormes Potenzial zum Ausgleich von Netzschwankungen und zur Generierung neuer Geschäftsmodelle. Im Fokus stehen dabei Energieversorger, Privathaushalte und Hausgerätehersteller, die einen gemeinsamen Lösungsansatz verfolgen sollten. Ziel des Projekts DENERGETIC ist die Entwicklung eines ganzheitlichen Energiemanagements, das alle Ebenen des Energiesystems einbezieht – von der Netzebene bis hin zu den Endgeräten im Privathaushalt. Auf diese Weise soll der energieeffiziente Betrieb von Hausgeräten gewährleistet, die Koordination und das Lastmanagement mehrerer Geräte im Haushalt verbessert sowie das Energiemanagement auf Netzebene optimiert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, sind Hausgerätehersteller, Energieversorger und Netzbetreiber an dem Projekt beteiligt und entwickeln unterschiedliche Versorgungsszenarien, von denen alle Beteiligten der Energiewirtschaft zukünftig profitieren können, zum Beispiel durch die Reduzierung von Energieverbrauch und Kosten.

Mit seiner Expertise im Bereich der physikalischen Modellbildung und der Programmierung intelligenter Algorithmen ist das Fraunhofer IEM maßgeblich an der modellbasierten Entwicklung eines ganzheitlichen Energiemanagements beteiligt. Aufbauend auf Szenarien der digitalisierten Energieversorgung  entwickelt das Forschungsteam energieflexible Geräte. Anschließend wird analysiert, wie sich Geräte wie Kühlschrank, Wasch- oder Spülmaschine durch die Integration von Batteriespeichern und intelligenter Steuerungslogik flexibel an unterschiedliche Energieressourcen anpassen können. Zudem arbeiten die Forscher:innen an einem cloud-basierten Kommunikationsmodell, das die Haushaltsgeräte mit Energieversorgern und Energiemanagementsystemen verbindet, um eine übergreifende Kommunikation zu ermöglichen. Hierbei nutzt das Team die Plattform des Verbundprojektes "N5GEH" als Grundlage. Zur Realisierung des Lastmanagements werden Optimierungsalgorithmen erarbeitet. Sie sollen eine optimale Nutzung der Energieressourcen ermöglichen. Für die Abrechnung der zukünftig stark schwankenden Energieflüsse sollen Geschäftsmodelle entstehen, die durch transparente, günstige Tarife und geringeren Energieverbrauch Anreize für den Endkunden schaffen. Das Energiemanagement wird anhand virtueller Simulationen entwickelt und in Form von realen Demonstratoren wie Wechselrichter, Kühlschrank oder Spülmaschine evaluiert.