SESAM – Bauernhof im intelligenten Netz

Im Bundesforschungsprojekt DESIGNETZ untersuchen die Partner einen Bauernhof mit teilautonomer Stromversorgung. Die intelligente Mess- und Steuerungsinfrastruktur spielt dabei eine Schlüsselrolle.

Landwirtschaftliche Betriebe können für die Nutzung erneuerbarer Energien und die Bereitstellung von Systemdienstleistungen für das Netz zukünftig eine wichtige Rolle einnehmen: Die vorhandenen großen Dach- und Freiflächen sowie die Nutzung von Biomasse und Gülle besitzen ein großes Potenzial zur Stromerzeugung durch erneuerbare Energien und – soweit entsprechende Stromspeichermöglichkeiten verfügbar ge- macht werden können – auch Flexibilitätsoptionen.

Die intelligenten Messsysteme (iMSys), teils auch ausgestattet mit einer Steuerbox zum Steuern unterbrechbarer Einspeiseund Verbrauchsanlagen, werden an den unterschiedlichen Messlokationen innerhalb der SESAM-Farm angebracht. Foto: VOLTARIS GmbH

Im Demonstrationsprojekt „D10 SESAM-Farm“ wird ein Konzept für eine bilanziell energieautonome und vollständig aus erneuerbaren Energien versorgte Farm am Beispiel eines landwirtschaftlichen Betriebes entwickelt und demonstriert. Die Idee von SESAM (Sustainable Energy Supply for Agricultural Machinery): Eine Farm mit teilautonomer Elektrizitätsversorgung generiert durch die Nutzung von mobilen Speichern und erneuerbaren Energien in Kombination mit einem Energiemanagementsystem markt-, netz- und systemdienliches Verhalten. Die Kooperationspartner statten dafür das Hofgut Neumühle in Münchweiler bei Kaiserslautern entsprechend aus. Im zweiten Quartal 2019 ist die technische Inbetriebnahme geplant, damit die DESIGNETZ-Anbindung im dritten Quartal starten kann. Das Projektende ist für Dezember 2020 vorgesehen.

Erkenntnisse für das Energiesystem der Zukunft

Bei der SESAM-Farm geht es um die Bewirtschaftung von Batterien mobiler Landmaschinen mit Grid-Plug- In-Funktionalität im Umfeld landwirtschaftlicher Betriebe mit eigener elektrischer Energieerzeugung (Photovoltaik- Anlage). Das Hauptaugenmerk wird auf die Gestaltung und Erprobung neuer Geschäftsmodelle gerichtet, wie etwa Netzdienstleistungen oder zeitvariable Tarife für landwirtschaftliche Betriebe. Durch die Nutzung von Speichermöglichkeiten (zum Beispiel Batterien) werden so potenziell nicht nur der Eigenverbrauchsanteil erhöht und die Energiekosten gesenkt, sondern auch netzdienliches Verhalten generiert. Batterien für Off-Road-Fahrzeuge (Landmaschinen), die dank ihrer leichten Austauschbarkeit verschiedene Funktionen erfüllen können, stellen dabei das Kernelement der Konzeptvarianten dar.

Erstellung des Messkonzepts und der IKT

Für die Erstellung des Messkonzepts und der IKT ist VOLTARIS im Projekt SESAM-Farm verantwortlich. Für das Messkonzept wurden zunächst alle Messstellen auf dem Hofgut Neumühle mit deren angeschlossenen Verbrauchs- und Erzeugungsanlagen identifiziert. Es zeigte sich, dass diese hier teils räumlich weit verteilt sind. Dies führte zur Entwicklung eines innovativen Kommunikationskonzeptes zur Anbindung der intelligenten Messsysteme – bestehend aus Powerline und Funktechnologien, sowohl für das WAN als auch im lokalen metrologischen Netz. Das entwickelte Mess- und Steuerkonzept sieht Zähler mit Grid-Funktion zur Erhebung von Netzzustandsdaten, ein Smart-Meter- Gateway und an steuerbaren Anlagen eine Steuerbox vor. Ein weiterer wichtiger Schritt war es, die für ein Energiemanagement wichtigsten Anlagen zu analysieren, deren Messdaten zum Ausgleich der Energieflüsse dienen. Auf der Erzeugerseite stehen hier ein BHKW und eine große Photovoltaikanlage. Als größte Stromverbraucher stehen zum Beispiel die Stallbeleuchtung, Melkanlagen, Mistschieber, Kompressoren und Wärmetechnik im Fokus.

Meilenstein in Richtung Elektromobilität in der Landwirtschaft: Auf der SESAM-Farm kommen Grid-Plug-in-Hybrid-Traktor-Prototypen zum Einsatz. Foto: John Deere

Zudem hält auch die Elektromobilität Einzug auf der SESAM-Farm, sodass eine Ladesäule ebenfalls im Messkonzept integriert ist. Die intelligenten Messsysteme (iMSys), teils auch ausgestattet mit einer Steuerbox zum Steuern unterbrechbarer Einspeise- und Verbrauchsanlagen, werden an unterschiedlichen Messpunkten innerhalb der Farm installiert. „Eine Herausforderung besteht in der unter- brechungsfreien Bereitstellung von Mess- und Energiedaten, um den Landwirtschaftsbetrieb online im Abgleich mit dem aktuellen Netzzustand zu betreiben und so das Versorgungsnetz bei Bedarf entlasten zu können“, berichtet Marcus Hörhammer, Leiter Vertrieb und Innovation der VOLTARIS GmbH.

Neben der Anbindung der Messsysteme über Mobilfunk werden durch VOLTARIS auch alternative Kommunikationstechnologien verwendet, um Standorte mit nicht ausreichender Mobilfunkabdeckung zu erreichen und einen Mix verschiedener Technologien im Projektvorgehen zu untersuchen (z. B. Powerline, Glasfaser, LoRa). Sobald die Zertifizierung für die Smart Meter Gateways vorliegt, sollen diese an den im Messkonzept identifizierten Standorten installiert werden, um die Grundinfrastruktur für die Messdatenerfassung und -übermittlung bereitzustellen. Alle Forschungsinhalte werden in BSIund eichkonformer Produktivumgebung realisiert, was den Vorteil hat, dass alle Zählerstände und erfassten Messdaten abrechnungsrelevant bereit stehen. Zur Verfügung gestellt werden ebenfalls Messwerte für die korrekte Systemführung durch einen „Energiemanager“ – innerhalb einer sicheren Infrastruktur und per verschlüsselter Datenweitergabe. Markus Hörhammer: „VOLTARIS ist hier nicht nur als Experte gefragt, wir sammeln im Projekt Erfahrungen für den operativen Smart Meter Rollout, von denen wiederum alle Kunden profitieren.“

Kontakt: VOLTARIS GmbH, Marcus Hörhammer, 67133 Maxdorf, Tel. +49 6237/935-414, marcus.hoerhammer@voltaris.de

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