Ein Expertisebereich der Fachgruppe DezE
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Das Bild zeigt das Dashboard einer Energiemanagement-Software („OpenEMS UI“) im Reiter „LIVE“. Die Informationen sind in mehreren Kacheln (Widgets) angeordnet:
- Energy Monitor (Große Kachel links):
Ein Kreisdiagramm visualisiert die aktuellen Leistungsflüsse:- Solar (oben): Erzeugt 2,2 kW (blauer Pfeil nach unten).
- Speicher (unten): Entlädt mit 2,2 kW (grüner Pfeil nach oben).
- Netz (links): 0 kW Bezug oder Einspeisung.
- Verbrauch (rechts): 4,4 kW (gelber Pfeil nach rechts).
- Zusammenhang: Die Summe aus Solar (2,2) und Speicher (2,2) deckt exakt den Verbrauch (4,4).
- Status-Kacheln (Rechts):
- Autarchy (Autarkie): 100 % (Der Bedarf wird komplett selbst gedeckt).
- Self Consumption (Eigenverbrauch): 99 % (Der erzeugte Strom wird fast vollständig selbst genutzt).
- Storage System (Speicher): Ladestand (SoC) bei 57 %. Aktuelle Entladeleistung („Discharge power“) beträgt 2,2 kW.
- Grid (Netz): Kein Kauf (Buy) und kein Verkauf (Sell), beide Werte auf 0 kW.
- Production (Erzeugung): Der Zähler „meter1“ misst 2,2 kW.
- Consumption (Verbrauch): Der Verbraucher „evcs0“ (Ladestation) liegt bei 0 kW, der „other consumption“ (Hausverbrauch) bei 4,4 kW.
- evcs0 (E-Auto Ladestation): Status „Ready for charging“, bisher geladen 0 kWh.
Ein Energiemanagementsystem (EnMS/EMS) ist ein strukturiertes und systematisches Verfahren dessen Ziel es ist, unter der Betrachtung von Umweltaspekten, kontinuierlich die Energieeffizienz zu steigern und Kosten zu reduzieren. Die Definition lässt sich auf die Inhalte der Iso 50001, die Norm für Energiemanagementsysteme beziehen, welche die praktische Umsetzung des Energieeffizienz-Gesetzes darstellt. Die Definition ist weit gefasst und im Rahmen der nachfolgenden Textabschnitte ist unter dem Begriff EMS insbesondere das kontinuierliche Überwachen, Automatisieren und Optimieren von Energieflüssen zu verstehen.
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Diagramm der OpenEMS-Architektur. Es unterscheidet zwischen Kommunikationswegen (rote Linien) und Energieflüssen (schwarze Linien) zwischen der Steuereinheit (Edge) und den Hardware-Komponenten.
Ausführliche Bildbeschreibung:
Das Schema zeigt das Zusammenspiel der Komponenten in einem Energiesystem vor weißem Hintergrund. Es gibt zwei Arten von Verbindungen:
- Kommunikation (Rote Linien):
- Oben befindet sich eine schwarze Wolke mit der Beschriftung „Edge“ (die Steuereinheit).
- Von hier führen rote Pfeile zu drei roten Ellipsen in der Mitte: „Speicher“, „Verbraucher“ und „Erzeuger“. Alle drei sind mit dem Zusatz „Real/Simuliert“ versehen.
- Ein weiterer roter Pfeil verbindet die „Edge“ mit dem „Netzanschlusspunkt“ unten rechts.
- Energiefluss (Schwarze Linien):
- Unten rechts befindet sich ein graues Rechteck, der „Netzanschlusspunkt“, der mit dem „Öffentlichen Netz“ verbunden ist.
- Von dort verläuft eine schwarze Linie nach links, von der Abzweigungen zu den drei Komponenten (Speicher, Verbraucher, Erzeuger) führen.
- Dies verdeutlicht, dass der Strom physikalisch zwischen dem Netzanschluss und den Geräten fließt, während die intelligente Steuerung zentral über die „Edge“-Komponente läuft.
Das EMS wird als Cloudnativ System aufgebaut und basiert auf verschiedenen Programmteilen die in Containern, also ausführbare Softwareeinheiten, verpackt sind. Der Edge Container ist auf der Systemebne angeordnet und übernimmt, wie in Abbildung 3 dargestellt, die Kommunikation mit den Regelteilnehmern.
Diese Regelteilnehmer sind Speicher, Verbraucher und Erzeuger. Abgeschlossen ist die Regelzone über den Netzanschlusspunkt. In den meisten Anwendungsszenarien wird auf den Netzanschlusspunkt geregelt, zum Beispiel wird bei der Eigenverbrauchsoptimierung die Leistung am Netzanschlusspunkt auf 0 W geregelt. Alle Teilnehmer des Regelkreises können sowohl simuliert als auch real eingebunden werden. Dies stellt die Besonderheit des Reallabors da. So können unter Anderem zukünftige Marktdaten mit realen Algorithmen getestet, oder Simulationen durch einen realen Aufbau verifiziert werden. Zudem wird durch die Struktur eine Modularität mit entsprechender Flexibilität erreicht, um neue Algorithmen zu testen und das System stetig mit neuen Akteuren zu erweitern. Durch den Aufbau als Cloudumgebung lässt sich das System zudem mit EMS-Teilnehmern über das Labor hinaus verknüpfen.
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Screenshot der OpenEMS-Benutzeroberfläche im Reiter „History“. Ein Liniendiagramm zeigt den Verlauf von Stromproduktion, Verbrauch und Speicherladung über einen Tag hinweg.
Ausführliche Bildbeschreibung:
Das Bild zeigt die historische Auswertung („History“) von Energiedaten für einen Tag im Jahr 2023.
Das Diagramm („Energy monitor“):
- X-Achse: Zeitleiste von 00:00 bis 23:00 Uhr.
- Y-Achsen: Links die Leistung in kW (0 bis 18), rechts der Prozentwert (0 bis 100).
- Kurvenverläufe:
- Blau (Production): Eine hohe Kurve, die tagsüber stark ansteigt (Mittagsspitze) und abends abflacht (typischer Solar-Verlauf).
- Gelb (Consumption): Zeigt diverse Spitzen über den Tag verteilt.
- Grün (Charge power): Zeigt an, wann der Speicher geladen wurde (vormittags).
- Graue gestrichelte Linie (State of charge): Zeigt den Füllstand des Akkus in Prozent.
Tooltip (Mouseover bei 10:50:00 Uhr):
Ein schwarzes Info-Fenster zeigt die exakten Werte für diesen Zeitpunkt an:
- State (Ladestand): 90 %
- Production (Erzeugung): 17,18 kW
- Buy (Netzbezug): 0 kW
- Sell (Netzeinspeisung): 16,86 kW
- Consumption (Verbrauch): 0,3 kW
- Charge (Ladung): 0,02 kW
Unter dem Diagramm sind noch angeschnitten die Kacheln für „Autarchy“, „Self Consumption“, „Storage System“ und „Grid“ zu sehen.
