In einem Innosuisse-gestützten Projekt analysieren FH Wallis und Wago Contact SA das Zusammenspiel von Home Energy Management Systemen und SmartGridready-Protokollen, um bidirektionale Stromflüsse in dezentralen Netzstrukturen effizient zu koordinieren. Standardisierte Schnittstellen erlauben eine unkomplizierte Integration von Photovoltaikanlagen, Wärmepumpen und Elektroauto-Ladestationen. Durch die adaptive Steuerungslogik lassen sich Lastspitzen verschieben, Spannungsschwankungen ausgleichen und der Eigenverbrauch steigern, wodurch Netzbetreiber und Endkunden gleichermaßen profitieren. Echtzeitdaten, intelligente Prognosen und dynamische Tarife sorgen für optimierte Betriebsabläufe.
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
Elektrizitätswerke benötigen jetzt dringend aufwändige Netzstabilisierungsmaßnahmen wegen erneuerbarer Einspeisung
Martial Beutler, Pilotanwender des HEMS (Foto: WAGO Contact SA)
Erneuerbare Anlagen wie Photovoltaik- und Windkraft produzieren dezentral Strom, wodurch traditionelle Stromnetze zunehmend herausgefordert werden. Die bidirektionalen Flüsse erzeugen in Verteilnetzen unvorhersehbare Spannungsspitzen und Frequenzabweichungen, die ohne gezielte Regel- und Speicherstrategien nicht beherrschbar sind. In einigen Regionen verzögern Netzbetreiber deshalb Anschlussanträge um bis zu dreißig Prozent, um Kapazitätsengpässe zu analysieren und adäquate Investitionen in Stabilisierungstechniken zu planen. Innovative SmartGrid-Lösungen, dynamische Laststeuerung sowie hybride Speicheroptionen können langfristig eine erhöhte Netzstabilität gewährleisten.
Schwankender bidirektionaler Stromfluss begrenzt deutlich die Netzstabilisierungskapazität moderner Power-to-X-Anlagen
Um Überlastungen im Stromnetz zu vermeiden, kommen Pumpspeicherkraftwerke und leistungsfähige Batteriespeicher zum Einsatz. Diese Systeme führen Energie in beide Richtungen: Sie ziehen Überschussstrom auf und speisen ihn bei Bedarf wieder ein. Diese Rückwärtsflüsse erfordern komplexe Regelkreise sowie erweiterte Netzfürsorgestrategien. Auch Power-to-X-Anlagen nutzen dasselbe Funktionsprinzip, indem sie Strom in gasförmige oder flüssige Energieträger umwandeln und rückspeisen. Daraus resultieren ähnliche Begrenzungen in der Netzstabilisierung. Anpassungen in Automatisierungssoftware und Netzarchitektur sind deshalb unerlässlich.
Blindleistung effizient kompensieren ohne Netzausbau durch FACTS und Phasenschiebergeneratoren
Prof. Frederic Revaz, Forschungsleiter an der Fachhochschule (Foto: WAGO Contact SA)
Durch den strategischen Austausch bestehender Hochspannungsseile gegen moderne Verbundleiter steigt die maximale Stromtragfähigkeit ohne Änderung der Trassenführung erheblich. Ergänzend leisten FACTS-Geräte wie STATCOM und Thyristor-gesteuerte Reihenkondensatoren eine präzise Kompensation von Blindleistung und Spannungsfluktuationen. Phasenschiebergeneratoren ermöglichen zusätzlich eine adaptive Lastverteilung durch Phasenverschiebung. Diese technische Kombination vermeidet aufwendige Netzerweiterungen, senkt Verluste und minimiert regulatorische Hürden, während die Versorgungsqualität nachhaltig verbessert wird. Investitionszyklen verlängern sich, Betriebskosten sinken, Inbetriebnahmezeiten reduzieren sich durch vereinfachte Genehmigungsprozesse.
PV-Ertrag, Speicherzustand und Verbrauch werden mittels HEMS-Software dynamisch gesteuert
HEMS-Software fungiert als zentrales Steuerungsmodul, das eingehenden Solarstrom sofort erfasst und ohne Umwege an interne Verbraucher verteilt. Zu diesem Zweck integriert die Anwendung Messwerte des PV-Generators, den Füllstand von Lithiumbatterien sowie den aktuellen Energiebedarf von Wärmepumpen und E-Auto-Ladestationen. Über eindimensionale und mehrdimensionale Regelkreise regelt sie die Energiezuteilung dynamisch, senkt die Einspeiseleistung ins öffentliche Netz und erhöht kontinuierlich die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage. Diese Optimierungstechnologie arbeitet effizient, zuverlässig und verbraucherorientiert, vollständig automatisiert.
Einheitliche Standards beschleunigen Implementierung neuer Geschäftsmodelle im intelligenten Stromnetz
Ziel des Vorhabens ist die Schaffung einheitlicher Datenschnittstellen zwischen Stromproduzenten, Netzinfrastrukturbetreibern und Endverbrauchern. SmartGridready aus Bern definiert dazu technische Anforderungen an Protokolle, Datenmodelle und Sicherheitsmechanismen. Über standardisierte Verbindungen können Echtzeitmesswerte übermittelt und Netzsteuerungsbefehle direkt adressiert werden. Diese Harmonisierung unterstützt nicht nur die Stabilität des Verteilnetzes, sondern bildet auch die Grundlage für innovative Tarifstrukturen, etwa Laststeuerungstarife, die abhängig von Netzbelastung und Erzeugungsüberschuss variieren. Sie erlauben zudem weiterhin kosteneffiziente Einbindung dezentraler Anlagen.
Messtechnik in Westschweizer Haushalten ermöglicht optimierte Stromnutzung und Netzstabilität
Über einen Zeitraum von zwei Jahren versah Wago Contact SA zwölf Haushalte in der Westschweiz mit Messmodulen, um den Verlauf von Energiezu- und -abflüssen detailliert zu verfolgen. Die so akquirierten Daten bieten Einblicke in Verbrauchsspitzen und Einspeisevorgänge. Hausbesitzer wie Martial Beutler in Bösingen können dank automatischer Fahrzeugladezyklen das Elektroauto während der Niedrigpreisphase von drei bis sechs Uhr betanken, wodurch sie Kosten reduzieren und gleichzeitig das lokale Stromnetz effektiv stabilisieren.
Smarte Netzintegration für Wärmepumpen dank Wago-Controller und nahtloser OT/IT-Kopplung
Durch die Anpassung eines Wago Industriecontrollers verbinden sich OT- und IT-Ebenen zu einer homogenen Umgebung. Elektriker stecken Wärmepumpen, Wechselrichter und Solaranlagen via standardisierten Steckverbinder einfach ein und konfigurieren sie über ein zentrales Management-Portal. Die Lösung erkennt automatisch Gerätetypen, lädt Treiber und stellt Netzwerkverbindungen her, vergleichbar mit der Einrichtung eines Netzwerkdruckers im Büro. Das reduziert Serviceeinsätze, minimiert Fachkräftemangel, optimiert Wartungsvorgänge und erhöht die Ausfallsicherheit dezentraler Energiesysteme. Netzstabilität und Energieeffizienz steigen messbar.
Dynamischer Tarif ermöglicht kosteneffizientes Peak Shaving mit intelligentem Wärmepumpen-Pooling
Während des Innosuisse-Projekts entwickeln Professor Revaz und sein Team maßgeschneiderte Treiber, die eine unkomplizierte Integration von Smart Grid-Geräten in Automatisierungssysteme gewährleisten. Parallel dazu führen sie Feldtests mit mehreren im Pool gebündelten Wärmepumpen durch. Diese werden mittels eines variablen Tarifmodells gesteuert, das sich an Netznachfrage und Energiepreisen orientiert. Ziel ist es, Lastspitzen zu glätten, Netzreserven optimal zu nutzen und durch Peak Shaving wirtschaftliche Einsparungen zu realisieren, für eine resilientere Energieinfrastruktur sowie bessere Prognosemodelle.
Intelligente Stromnetze durch HEMS, optimierte Infrastruktur und einheitliche Protokolle
Das zusammenführende Projekt der Fachhochschule Wallis, Wago Contact SA und SmartGridready setzt auf modulare Home Energy Management Systeme, normierte Schnittstellen und modernisierte Leitungskomponenten. Dadurch können Stromerzeugung, Speicher und Lasten dynamisch koordiniert werden, um Netzschwankungen aktiv zu dämpfen und Verzögerungen bei Anschlussgesuchen zu reduzieren. Die automatisierte, datenbasierte Steuerung maximiert den Eigenverbrauch und erlaubt Lastverschiebung ins Niedertariffenster. Harmonisierung von Protokollen und kosteneffiziente Speicherlösungen ebnen den Weg für eine stabile Energiewende effizient nutzbar.
