Energiemanagement in einem autarken Brennstoffzellen-basierten Microgrid
Publication date
2025-03-25
Document type
Sammelbandbeitrag oder Buchkapitel
Author
Organisational unit
Institut für Elektrische Energietechnik Technische Universität Hamburg
Publisher
Universitätsbibliothek der HSU/UniBw H
Book title
Hamburger Energieinfrastruktur – Anforderungen, Problemstellungen und Lösungsansätze
First page
97
Last page
105
Part of the university bibliography
✅
File(s)
Language
German
Keyword
Energiemanagement
Microgrid
Brennstoffzelle
Abstract
Die Energiewende bringt durch die Nutzung von umweltfreundlichen Stromerzeugungsanlagen eine Instabilität beziehungsweise Variabilität in der Stromerzeugung mit sich. Um diese Variabilität auszugleichen und ein eigenständiges funktionsfähiges Netzsystem entwerfen zu können, sind Microgrids eine mögliche Lösung.
Microgrids bieten Flexibilität in Bezug auf die Stromerzeugung und Stabilität des zu versorgenden Netzes, da sie mehrere Energieerzeugungsanlagen umfassen und daher auch unabhängig vom Hauptnetz betrieben werden können.
Die Integration von Brennstoffzellen in Microgrids kann durch die Gewährleistung einer abrufbaren Energieerzeugung, in Kombination mit umweltfreundlichen Anlagen, ein stabiles Gesamtsystem bilden.
Hierbei wird für ein stabiles System ein Leistungsgleichgewicht vorausgesetzt, weshalb eine Unterstützung der Energieaufnahme und -abgabe in Form von Energiespeichern notwendig ist. Dadurch kann die überschüssige variable Energie gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden.
Eine nötige Komponente für die Flexibilität und Stabilität des Energieflusses im System umfasst das Energiemanagement. In dieser Untersuchung wurde dies in Form einer State-Machine realisiert. Hierbei wird die Batterieleistung je nach Anforderung der Last mit Hinblick auf den State of Charge (SoC) des Energiespeichers gesteuert. Falls die Batterie nicht in der Lage ist das System zu stützen, erfolgt eine Widerstandsanpassung. Da die Verwendung einer State-Machine mit einigen Nachteilen, wie Zustandsänderungen und Oszillationen verbunden ist, werden hierfür Gegenmaßnahmen, wie die Implementierung einer Hysterese für den SoC und die Verwendung von Gradienten-Begrenzungen für die Last, getroffen. Das Ergebnis der Untersuchung beinhaltet die erfolgreiche Umsetzung eines autarken Microgrids durch das beschriebene Energiemanagement-System für unterschiedliche Betriebsfälle.
Microgrids bieten Flexibilität in Bezug auf die Stromerzeugung und Stabilität des zu versorgenden Netzes, da sie mehrere Energieerzeugungsanlagen umfassen und daher auch unabhängig vom Hauptnetz betrieben werden können.
Die Integration von Brennstoffzellen in Microgrids kann durch die Gewährleistung einer abrufbaren Energieerzeugung, in Kombination mit umweltfreundlichen Anlagen, ein stabiles Gesamtsystem bilden.
Hierbei wird für ein stabiles System ein Leistungsgleichgewicht vorausgesetzt, weshalb eine Unterstützung der Energieaufnahme und -abgabe in Form von Energiespeichern notwendig ist. Dadurch kann die überschüssige variable Energie gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden.
Eine nötige Komponente für die Flexibilität und Stabilität des Energieflusses im System umfasst das Energiemanagement. In dieser Untersuchung wurde dies in Form einer State-Machine realisiert. Hierbei wird die Batterieleistung je nach Anforderung der Last mit Hinblick auf den State of Charge (SoC) des Energiespeichers gesteuert. Falls die Batterie nicht in der Lage ist das System zu stützen, erfolgt eine Widerstandsanpassung. Da die Verwendung einer State-Machine mit einigen Nachteilen, wie Zustandsänderungen und Oszillationen verbunden ist, werden hierfür Gegenmaßnahmen, wie die Implementierung einer Hysterese für den SoC und die Verwendung von Gradienten-Begrenzungen für die Last, getroffen. Das Ergebnis der Untersuchung beinhaltet die erfolgreiche Umsetzung eines autarken Microgrids durch das beschriebene Energiemanagement-System für unterschiedliche Betriebsfälle.
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