Netzautarke Systeme

In netzautarken Systemen (Off-Grid-Systemen) liegt das Hauptaugenmerk auf der Deckung des Verbrauches. Da kein Netz vorhanden ist, das den Verbrauch bei Bedarf decken kann, müssen PV-Anlage, Batteriesystem und – falls vorhanden – der Zusatzgenerator diese Aufgabe übernehmen.

Im Gegensatz zu netzgekoppelten Systemen lässt sich bei netzautarken Systemen für die Verbraucher der Lastabwurf einstellen. Der Lastabwurf sorgt dafür, dass weniger wichtige Verbraucher abgeschaltet werden können, wenn gerade zu wenig Energie aus PV, Batterie oder Zusatzgenerator zur Verfügung steht.

Auch die Energie der PV-Anlage lässt sich abregeln. Dies ist notwendig, wenn die Verbraucher und die Batterien zusammen nicht so viel Energie aufnehmen können wie die PV-Anlage produziert.

Energie-Management

Energiefluss-Diagramm eines netzautarken Systems (Off-Grid).

In netzautarken System bestimmt das folgende Energie-Management, zu welchem Zeitpunkt die Energie zwischen den Akteuren im System (PV, Last, Batterie, ggf. Zusatzgenerator) ausgetauscht wird.

  1. Direktverbrauch
    Der Verbrauch wird durch PV-Energie direkt gedeckt

  2. Entladen
    Verbrauch wird aus den Batterien gedeckt

    1. Bis zur Leistungsgrenze der Batteriesystems.
    2. Bis der minimale SOC der Batterien erreicht ist.

  3. Verbrauchsdeckung Zusatzgenerator
    Reicht die Energie aus PV und Batterie nicht aus, springt der Generator ein, falls vorhanden

  4. Laden aus der PV
    Überschüssige PV-Energie wird genutzt, um die Batterie zu laden.

    1. Bis zur Leistungsgrenze der Batteriesystems.
    2. Bis der maximale SOC der Batterien erreicht ist.

  5. Pflegeladung (Laden aus dem Generator)
    Batterien werden mit Energie aus dem Zusatzgenerator geladen, wenn Ladeverfahren zur Pflege der Batterien genutzt werden (Boost-, Voll- und Ausgleichsladung) und PV-Energie nicht in ausreichendem Maße vorhanden ist.

Lastabwurf

Die Verbraucher in PV*SOL® lassen sich bei netzautarken Systemen in verschiedenen Gruppen definieren. Üblicherweise werden in komplexeren Offgrid-Systemen drei Gruppen definiert:

  • ohne Lastabwurf: Verbraucher, die zur kritischen Infrastruktur gehören, wie zum Beispiel Kühlgeräte, medizinische Geräte etc. Diese Geräte müssen immer mit ausreichend Energie versorgt werden können, andernfalls bricht die Simulation ab.
  • Lastabwurf Priorität 1: Verbraucher, die bei Energie-Knappheit zur Not automatisch vom Insel-System getrennt werden können, also abgeworfen werden. Z.B. unkritische Computer, Wasserpumpen, etc.
  • Lastabwurf Priorität 2: Verbraucher, die zuerst bei Energie-Knappheit automatisch vom Insel-System getrennt werden, also z.B. private Fernseh-Geräte oder Ähnliches.

Der Lastabwurf wird für jede Gruppe einzeln definiert und richtet sich nach dem Ladezustand (SOC, state of charge) der Batterien. Es können je Gruppe zwei Zeitfenster definiert werden.

In den Ergebnissen ist der Unterschied zwischen vorher angegebenem und tatsächlich gedecktem Verbrauch ausgewiesen:

Der Unterschied zwischen der definierten Last und der tatsächlich gedeckten nach der Simulation eines netzautarken Projektes.

Abregelung der PV-Anlage

Liefert die PV-Anlage mehr Energie, als von Verbrauchern und Batteriespeicher aufgenommen werden kann, muss die PV-Anlage abgeregelt werden. Dies geschieht automatisch. In den Ergebnissen ist der Unterschied zwischen maximal verfügbarer Energie und verbrauchter Energie ausgewiesen:

Der Unterschied zwischen verfügbarer PV-Energie und der nutzbaren nach der Simulation eines netzautarken Projektes.

Siehe auch