Non-intrusive appliance load monitoring for battery storage

Im Projekt wird die intelligente Stromverbrauchmessung im Haushalt und die sich hieraus ergebenden Möglichkeiten zur Erhöhung des Eigenverbrauchs durch den gezielten Einsatz eines elektrischen Speichers untersucht. Eine neue intelligente Stromverbrauchsmessung soll den individuellen Stromgeräteverbrauch erfassen und einen Verbrauch vorausschauend ermitteln. Durch den Stromverbrauch in Haushalten lassen sich die Alltagshandlungen darstellen und prospektiv berechnen. Die Optimierung soll bei der Dimensionierung und der Ansteuerung des elektrischen Speichers die Energieerzeugung durch erneuerbare Energiequellen berücksichtigen. Um die Aufwände und Kosten für ein solches System möglichst gering zu halten, sieht das vorliegende Konzept nur eine einzige hochauflösende Strommessung an einer zentralen Stelle direkt nach dem Hausanschluss vor. Hieraus sollen die einzelnen Geräteverbrauchsdaten bestimmt und die Optimierung berechnet werden.
Eine Herausforderung der regenerativen Stromerzeugung durch z. B. Photovoltaikanlagen besteht darin, dass die höchste Produktionsrate in die Zeit eines geringen häuslichen Eigenverbrauchs fällt. Der richtig dimensionierte elektrische Speicher spielt für eine möglichst effiziente Deckung des Eigenbedarfs eine entscheidende Rolle. Für die Lade- und Entladeverfahren von elektrischen Speichern werden heute verschiedene Algorithmen eingesetzt. Übliche Strategien bestehen darin die Kosten zu minimieren, die Batterielebensdauer zu maximieren oder den Eigenverbrauch auf Grund des aktuellen Verbrauchs zu optimieren. Die einzuhaltenden elektrischen Grenzwerte des Speichers legen die Primärparameter fest; sekundär sind die Parameter des Speichers hinterlegt, um die Lebensdauer zu gewährleisten. Wird der aktuelle elektrische Verbrauch nicht durch die erzeugte Energie abgedeckt liefert der Speicher, soweit die obigen Bedingungen eingehalten werden, die notwendige Restenergie. Ist die erzeugte Energie grösser als der Verbrauch, wird unter den obigen grundlegenden Bedingungen der Speicher geladen.

Mit diesem Projekt soll der neue Ansatz den elektrischen Eigenverbrauch auf der Basis des prognostizierten Einzelgeräteverbrauchs untersucht werden. Hieraus soll abgeleitet werden, wie zukünftig die Vielzahl der Photovoltaikanlagen in der Bodenseeregion im Rahmen des Klimaschutzes besser genutzt werden können. Durch die Zusammenarbeit des Instituts für Energiesysteme und Fluid-Engineering (ZHAW-IEFE) der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften Winterthur und der Fakultät Mechanical and Medical Engineering (HFU-MME) der Hochschule Furtwangen im Schwarzwald sind zwei kompetente Partner mit ausgewiesenen Fähigkeiten am Projekt beteiligt.

Dieses Projekt soll, nach erfolgter Initialphase bei der IBH, gemeinsam weiter verfolgt werden. Hierzu ist ein Gesuch um Fördermittel bei „interreg“ für die Projektkategorie „Umwelt, Energie & Verkehr“ geplant. Das Projekt ist für die Unterkategorie „Steigerung der Energieeffizienz und der Nutzung erneuerbarer Energien“ sowohl inhaltlich und als auch durch die Kooperation bzw. Beteiligung von zwei internationalen Hochschulen sowie Unternehmen sehr gut geeignet. Mit der IBH-Förderung können die Grundlagen für diesen Antrag geschaffen werden. Durch die lange und enge Kooperation der Arbeitsgruppe Benyoucef mit dem Institut MIPS der Université de Haute-Alsace sind weitere internationale Partner vorhanden, die sich im Rahmen eines Antrags im Interreg-Programm thematisch und inhaltlich ergänzen.

Keywords: Non-Intrusive Load Monitoring, Smart Grid, Electrical Storage

Beteiligte Projektpartner: Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) (Projektleitung), Hochschule Furtwangen

Praxispartner: Energy Depot GmbH

Laufzeit:1.5.2016 – 31.1.2017