Einführung: Energiemanagement-Systeme

Dieser Artikel vermittelt ein generelles Bild von der Aufgabe und der Arbeitsweise eines Energiemanagement-Systems. Es werden Schlagworte und Begriffe erklärt, die im Umgang mit dem AMPERIX® EMS gebraucht werden.

Was ist ein EMS?

Ein EMS ist ein Energiemanagement-System. Ein solches System liest Energieflüsse in einem Haus oder einer Liegenschaft und steuert sie nach vorgegebenen Zielen. Ein wichtiges Ziel ist z.B. eine möglichst hohe Autarkie, also die Unabhängigkeit des eigenen Hauses vom Stromnetz (Eigenverbrauchsoptimierung).

Ein EMS nutzt hierfür die vorhandenen steuerbaren Geräte, wie Photovoltaik- (PV) oder Batterie-Wechselrichter und Ladestationen für E-Autos, um die im Haus erzeugte Energie auch effizient im Haus zu nutzen, sodass möglichst keine Energie aus dem Netz bezogen oder eingespeist werden muss.

Was braucht ein EMS um die gewünschten Ziele zu erreichen?

Um die Energieströme effizient steuern zu können, muss ein EMS wissen, welche Leistungen gerade von wo nach wo fließen. Die Info über die wichtigste Leistung liefert dabei der sog. Netzübergabe-Zähler, also der erste Zähler im Haus.

Erhält das EMS nun von jedem steuerbaren Erzeuger und Verbraucher die Info über deren eigene Leistung, kann es entsprechende Maßnahmen ergreifen um Energie im Haus zu verteilen oder zu speichern:

Die Sonne scheint, das E-Auto lädt mit 11 kW, es werden aber 4 kW aus dem Stromnetz gezogen? Das EMS regelt selbstständig den Ladevorgang herunter auf 7 kW, sodass nun kein Strom mehr zusätzlich gezogen werden muss.

Wie funktioniert die Steuerung von Geräten in einem EMS?

Für jedes kompatible Gerät weiß das EMS, wie es mit dem Gerät reden muss, damit es das gewünschte Verhalten zeigt. Die Steuerung erfolgt anhand von Setzpunkten, die in bestimmter Reihenfolge und in einem bestimmten Datenformat in ein entsprechendes Register auf den Geräten geschrieben wird. Für die Erfassung von Leistungs- oder Zählerdaten werden wiederum Daten aus bestimmten Geräte-Registern gelesen. Die Abstimmung und Regelung erfolgt im Sekundentakt.

Wie ist das AMPERIX® EMS aufgebaut?

Das AMPERIX® Energiemanagement-System besteht aus zwei Komponenten:

1. Der AMPERIX® Energiemanager
   Er liest und steuert Geräte im Haus

2. Das AMPERIX® Portal myPowerGrid
   Hier werden die erfassten Daten dargestellt

Der AMPERIX® Energiemanager besitzt eine grafische Benutzeroberfläche, die AMPERIX® UI (User Interface, erreichbar unter http://amperix/). Hierüber wird der AMPERIX® konfiguriert und in Betrieb genommen. Man teilt ihm mit, welche Geräte vorhanden sind und wie das Ziel lautet, auf das er hinarbeiten soll.

Die vorhandenen Geräte werden in einer sog. Topologie zusammengestellt. Hier wird z.B. klargestellt, welcher Zähler welche Geräte misst und welche Geräte dann auf dem Portal myPowerGrid dargestellt werden sollen.

Ein einzelner Hybrid-Wechselrichter steuert z.B. sowohl eine Photovoltaik-Anlage, als auch eine Batterie. Man möchte aber auf dem Portal diese beiden Anteile als getrennte Geräte darstellen, nämlich als PV und Batterie. Hierfür weist man in der Topologie dann dem einen Wechselrichter die beiden entsprechenden Geräte zu.

Das zu erreichende Ziel, z.B. möglichst keinen Strom aus dem Netz beziehen, wird in einer Strategie festgelegt. Hier kann gleich zu Beginn die Vorlage “Eigenverbrauchsoptimierung” genutzt werden. Diese Vorlagen werden auch “Prioritätsbasierte Strategien” genannt. Innerhalb dieser Vorlage kann man dann einfach die wichtigsten Verbraucher nach seinen Wünschen sortieren und den Rest dem EMS überlassen.

Hat man genaue Vorstellungen von den zu erreichenden Zielen, so kann man auch Experten-Strategien erstellen, die mehr und noch genauere Einstellungen erlauben, bis hin zu Entscheidungsbäumen, in denen man sogar mehrere Strategien situationsbedingt einsetzen kann (z.B. Unterscheidung Sommer/Winterzeit oder abhängig vom Batterieladestand).

Welche Rolle spielt das AMPERIX® Portal myPowerGrid?

Sind die Geräte alle hinzugefügt worden und das Ziel ist definiert worden, arbeitet der AMPERIX® von nun an selbstständig auf dieses Ziel hin. Die erfassten Daten werden verschlüsselt über das Internet auf das AMPERIX® Portal myPowerGrid übertragen und können dort vom Besitzer eingesehen, untersucht und heruntergeladen werden. Einstellungen wie das Ladeverhalten der E-Auto-Ladestationen (Überschuss-Laden, Schnell-Laden oder Kostenoptimiertes Laden) werden ebenfalls über das Portal getroffen.

Als Fachpartner kann man natürlich auch mehrere Installationen seiner Kunden einsehen, sofern der Kunde dies gestattet. In diesem Fall hat man eine Übersicht über die verknüpften Kunden-Anlagen, die auf dem Portal “EMS” genannt werden und jeweils einen eigenen Namen vergeben bekommen.