Im Cluster Harmon-E wird die Prozesskette von den Strom- bzw. Systemdienstleistungsmärkten bis zur flexiblen Be- und Entladung von Elektroautos entwickelt und demonstriert. Das Ziel: Ein für die Nutzerin und den Nutzer harmonisches Zusammenspiel innerhalb des energie- und netzwirtschaftlichen Gesamtsystems bestehend aus Übertragungs- und Verteilnetz, Stromlieferant, Flexibilitätsvermarkter (Virtuellem Kraftwerk), Fahrzeug, Ladeinfrastruktur, Wärmepumpe, intelligentes Messsystem und Home Energy Management System bzw. Flottenmanagementsystem.

„Im Cluster Harmon-E werden Services für uni- und bidirektionales Laden entwickelt, um Energiekosten für die Kunden einzusparen und die Energiewende zu unterstützten.“

Dr. Frank Spennemann
Leiter Charging Services, Mercedes Benz AG

In Harmon-E bestimmen vier übergeordnete Ziele die Zusammenarbeit

Zielkonflikt zwischen Wirtschaftlichkeit und Netz- sowie Systemdienlichkeit adressieren und Lösungsvorschläge entwickeln

Unterschiedliche Use Cases mit technisch ausgereiften Lösungen im Pilotbetrieb sowie bidirektionales Laden im Labor erproben

Standardisierte und sichere Prozesskette aufbauen, um möglichst viel Flexibilitätspotenzial zu nutzen bei maximaler Kundenzufriedenheit

Unterschiede der Prozessketten Eigenheim und Arbeitsplatz/ Gewerbe/ Mehrfamilienhaus analysieren

Gemeinsam werden innovative Lösungen erarbeitet

  • Besonderheit des Clusters Harmon-E ist, dass die für die Nutzer:innen entwickelten Use Cases sowohl am Arbeitsplatz/ Mehrfamilienhaus als auch am Eigenheim umgesetzt werden.
  • In beiden Umfeldern sollen holistische Lösungen erarbeitet und in realen Umgebungen demonstriert werden, die nach Projektende den Kund:innen teilweise zur Verfügung gestellt werden.
  • Die enge Zusammenarbeit aller Akteure entlang der energiewirtschaftlichen Wertschöpfungskette ermöglicht eine präzise, praxistaugliche und kundenorientierte Ausgestaltung der Prozesskette.
  • Durch die abgestimmte Prozesskette können Optimierung hinter dem Netzanschlusspunkt (behind-the-meter), Flexibilitätsvermarktung (marktorientierte sowie systemdienliche Use Cases) und die Steuerung durch den Netzbetreiber (netzdienliche Use Cases) in Einklang gebracht werden.
  • Die Entwicklung und der Einsatz von standardisierten Schnittstellen sowie Protokollen im Feldtest stellt die Kompatibilität sowie Interoperabilität der Komponenten sicher, wodurch Kundenakzeptanz gewährleistet wird.
  • Digitale Lösungsansätze zur Aggregation von Flexibilitäten in einem virtuellen Kraftwerk werden umgesetzt und durch weiterentwickelte Prognosen, die Erlösoptimierung bei gleichzeitig reduzierter Netzbelastung ermöglichen sollen, ergänzt.
  • Ergänzend dazu wird das bidirektionale Laden von Elektrofahrzeugen (Laden und Entladen von Strom aus der Fahrzeugbatterie) auf Basis unterschiedlicher Use Cases entwickelt und in einer Laborumgebung erprobt.
  • Alle entwickelten Lösungen werden auf die Einhaltung hoher Standards an die IT-Sicherheit und den Datenschutz hin überprüft.

Fokus aller Cluster in unIT-e² ist die reale Erprobung im Feld

Die im Cluster erarbeiteten Use Cases werden im weiteren Verlauf des Projekts im Rahmen von Simulationen, Labor- und Feldtests untersucht. Nachfolgende Darstellung gibt einen Überblick zur Umsetzung der jeweiligen Use Cases.

BUC Markt und Netzdienlich EFH

  • Der Anschlussnehmer (hier = Nutzer) schließt einen (Flex-) Stromliefervertrag mit dem Energielieferanten (=Aggregator) und schließt einen „Steuerbare Verbrauchseinrichtungen“ (§14a EnWG) Vertrag mit dem Verteilnetzbetreiber (VNB)
  • Der Aggregator meldet den Flex-Tarif dem VNB und übermittelt die Preissignale aus den Märkten über den MSB dem Anschlussnehmer
  • Der Anschlussnehmer optimiert basierend auf den Preissignalen seine zur Verfügung stehende Flexibilität, wodurch er seine Strombezugskosten verringern kann. Die Messwerte hierfür werden via TAF 7 an den MSB und von dort aus an den Aggregator weitergeleitet
  • Im Falle eines akuten Engpasses wird der Fahrplan durch ein Schaltsignal zur Lastreduktion durch den VNB übersteuert. Für die Nachweiserbringung werden die Messwerte mittels TAF 10 an den MSB und von dort aus zum VNB übertragen

BUC Markt und Netzdienlich MFH

  • Arbeitsplatz: Der Anschlussnehmer schließt einen (Flex-) Stromliefervertrag mit dem Energielieferanten (=Aggregator)​
  • MFH: Die Fahrzeugnutzer d. Hausgemeinschaft schließen einen (Flex-) Stromliefervertrag mit dem Energielieferanten (=Aggregator)​
  • Spotmarktpreise werden verwendet, um die Ladestrategie zu optimieren
  • Die Flexibilität kann nur unter der Randbedingung, dass dadurch kein Netzengpass entsteht abgerufen werden (durch Netzausbau oder Steuerung durch VNB)​
  • Im Falle eines Engpasses werden die Sollwertvorgaben für eine Lastreduktion bei der Erstellung des marktoptimierten Fahrplans berücksichtigt​
  • Randbedingung: EVSEs werden über einen Zählpunkt versorgt
  • MFH: Fahrzeugnutzer werden verbrauchsscharf abgerechnet​
  • Ausgeschlossen MFH: Keine unterschiedliche Stromlieferverträge
  • Netzdienlich nur wenn Anschlussnehmer über iMSys verfügt (kein RLM)

BUC Reg netzdl EFH

  • Der Anschlussnehmer erlaubt die Steuerung seiner Flexibilität (EV, WP, …) durch den VNB (gemäß §14a EnWG) und erkennt die technischen Anforderungen gemäß TAB an
  • Der VNB rechnet für diesen Anschlussnehmer verminderte Netzentgelte über den Energielieferanten ab (sofern gewünscht)
  • Der Energielieferant bietet dem Anschlussnehmer einen vergünstigten Energievertrag an
  • Der VNB führt eine Netzzustandsüberwachung durch, erkennt einen Engpass (I oder U) und führt kurative Leistungsanpassungen (Limit auf gesamte Flexibilität der Kundenanlage) durch
  • Bei mehreren Flexibilitäten liegt die Steuerungshoheit beim Anschlussnehmer über ein (H)EMS
  • Die vorgegebene Leistungsanpassung wird anhand der Messdaten validiert
  • Der Energielieferant erhält ebenfalls eine Information der kurative Leistungsanpassung (Begrenzung über Plim)

BUC Reg netzdl MFH

  • Der Anschlussnehmer (= Hausverwaltung oder Hauseigentümergemeinschaft bzw. Gewerbe) erlaubt die Steuerung seiner Flexibilität (EV, WP …) durch den VNB (gemäß §14a EnWG) und erkennt die technischen Anforderungen gemäß TAB an​
  • Der VNB berechnet für diesen Anschlussnehmer verminderte Netzentgelte mit dem Energielieferanten ab (sofern gewünscht)
  • Der Energielieferant bietet dem Anschlussnehmer einen vergünstigten Energievertrag an
  • Der VNB führt eine Netzzustandsüberwachung durch, erkennt einen Engpass (I oder U) und führt kurative Leistungsanpassung (Limit auf gesamte Flexibilität der Kundenanlage) durch​
  • Bei mehreren Flexibilitäten obliegt die Priorisierung dem Anschlussnehmer bzw. dem CPO​
  • Die vorgegebene Leistungsanpassung wird anhand der Messdaten validiert​
  • Der Energielieferant erhält ebenfalls eine Information der kurative Leistungsanpassung (Begrenzung über Plim)
  • Schwierigkeit MFH mit mehreren Anschlussnutzer bei einem Netzübergabepunkt
  • Daher Prämisse: Nur ein Zähler für die Ladeinfrastruktur, die von einem CPO gemanagt wird
  • Am Arbeitsplatz gilt: Arbeitgeber stellt Infrastruktur  keine individuelle Vereinbarung mit jedem Ladenden notwendig​

BUC Redispatch

  • Dezentrale Flexibilitätspotenziale, die nicht von Redispatch 2.0 erfasst werden, sollen für das Engpassmanagement (vorzugsweise präventiv) nutzbar gemacht werden (Erzeuger, Speicher < 100 kW & Verbraucher)​
  • Bereitstellung von Redispatch-Dienstleistungen durch Anpassung des Wirkleistungsbezugs aus bzw. der Wirkleistungseinspeisung in das öffentliche Netz
  • Prozesse zur technischen Anbindung an bestehende Systeme und Mechanismen zur Koordination zwischen den Netzbetreibern (z.B. Netztopologie / Sensitivität) werden entwickelt
  • Regulatorische und rechtliche Umsetzbarkeit wird bewertet und ggf. notwendige Weiterentwicklung des regulatorischen Rahmens identifiziert

BUC PV Eigen EFH

  • Der Anschlussnehmer verfügt über eine Photovoltaik-Anlage (PV), die während des Tages eine variierende elektrische Leistung liefert​
  • Prämisse: Die PV-Einspeisevergütung (EEG) ist kleiner als die Strombezugskosten​
  • Durch den optimierten Einsatz von Flexibilitäten am Netzanschluss wird die Nutzung des eigenerzeugten PV-Stroms (Eigenverbrauchsrate) und somit der Autarkiegrad maximiert​
  • Zur Optimierung kommen Forecasts der PV-Erzeugung, des Ladeverhaltens sowie des Nutzerverhaltens, und eventuelle Daten weiterer Flexibilitäten zum Einsatz​
  • Ziel der Optimierung: Nulllastregelung am Netzanschlusspunkt

BUC Peakshaving EFH

  • Der Anschlussnehmer schließt mit dem Energielieferanten einen variablen Stromtarif ab, der auf einem Leistungspreis (ähnlich zur RLM-Messung) oder auf einer Unterteilung in unbedingte und bedingte Anschlussleistung basiert​
    Der Anschlussnehmer lässt sein Energiemanagement (HEMS) das Lademanagement übernehmen
  • Durch vorhersagebasiert gesteuertes Laden des Fahrzeugs ermöglicht das HEMS dem Anschlussnehmer eine Lastverschiebung in Spitzenlastzeiten, um die max. Anschlusskapazität nicht zu überschreiten​
  • Dadurch ist der Anschlussnehmer in der Lage seinen Leistungsbasierten Stromtarif zu optimieren indem er durch geringere vereinbarte max. Anschlussleistung die Kosten reduziert ​
  • Bidirektionaler Fall: Die Ladeintensität wird im Falle hoher Bezugslast (gemessen am vertraglich vereinbarten Grenzwert für die Netzanschlussleistung) gedrosselt. Gleichzeitig kann das Fahrzeug den Haushaltsstromverbrauch stützen (V2H) und Netzbezug vermeiden

BUC Peakshaving MFH

  • Der Anschlussnehmer beauftragt den CPO, das Lademanagement an seinem (Unternehmens-)Standort zu übernehmen
  • Durch das gesteuerte Laden der unidirektionalen Fahrzeuge ermöglicht der CPO dem Anschlussnutzer:​
    • eine erhöhte genehmigte installierte Ladeleistung zu realisieren​
    • seinen Leistungsbezug zu vergleichmäßigen​
    • seine Leistungsspitze zu reduzieren

BUC Notstrom

  • Das Fahrzeug wird im Falle einer Versorgungsunterbrechung als Energiequelle für die (Not‐)Stromversorgung eines Inselnetzes genutzt
  • Es tritt eines der folgenden Szenarien ein:
    • Blackout-Szenario: Hierbei wird die Sicherung manuell umgeschaltet. Das bidirektionale Fahrzeug versorgt anschließend das Haus mit Strom aus der Batterie. Sobald das Netz wieder funktionsfähig ist, wird manuell die Sicherung umgeschaltet.
    • Automatische Erkennung (z.B. Frequenzeinbruch): Der Anschluss trennt sich automatisch vom Netz und das bidirektionale Fahrzeug versorgt anschließend das Haus mit Strom aus der Batterie. Sobald das Netz wieder funktionsfähig ist, wird der Anschluss automatisch gekoppelt
  • Hieraus ergeben sich drei verschiedene Ausbaustufen:
    • Level 1: Notstromversorgung über Verbraucheranschluss direkt an der Wallbox
    • Level 2: Notstromversorgung des Haushalts, Netztrennung & Aktivierung manuell (Szenario 1)
    • Level 3: Notstromversorgung des Haushalts, Netztrennung & Aktivierung vollautomatisch (Szenario 2)
  • Regulatorik: Grundlage ist die VDN –Richtlinie zu Notstromaggregaten

Die Systemarchitektur wurde in enger Zusammenarbeit aller beteiligten Partner ausgestaltet

Harmon e sysarc v2

Im Cluster Harmon-E sind vielfältige Kompetenzen vertreten

Ansprechpartner:in

Adrian Ostermann

Adrian Ostermann

Leitung Cluster Harmon-E
E-Mail schreiben

Ansprechpartner:in

Patrick Dossow

Patrick Dossow

Leitung Cluster Harmon-E & TP Forschung
E-Mail schreiben

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Simon Köppl
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Michael Hinterstocker
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