Das Smart Energy System Control Laboratory verknüpft die Theorie mit der Praxis. Viele Fragestellungen der Energiewende lassen sich nur mit umfangreichen Simulationen und aufwändigen Modellen der Energienetze, Einspeiser, Speicher und Abnehmer beantworten. Hierfür sind exakte Modelle der Anlagenbestandteile eine wichtige Voraussetzung. Die physische Präsenz der Anlagen im SESCL schafft einen ständigen Realitätsbezug und erleichtert damit die Umsetzung der Forschungsergebnisse in realen Netzumgebungen. Weil das Experimentierfeld vom öffentlichen Stromnetz galvanisch getrennt ist, können dort auch Regelungstrategien in Grenzbereichen zugelassen und untersucht werden. Außerdem können Betriebspunkte angesteuert werden, die an die Stabilitätsgrenzen heranreichen. Solche Experimente wären im öffentlichen Netz unzulässig.
Die Energiewende kann weder allein auf Computern geplant, noch können alle neuen Ideen gleich im öffentlichen Netz erprobt werden. Es braucht Experimentierstätten, um Innovationen praktisch zu untersuchen. Das SESCL wurde mit Mitteln des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg (MWK) aufgebaut. In SESCL sind Repräsentanten der wichtigsten Maschinen und Geräte von Stromnetzen und Wärmeversorgungsanlagen installiert. Da Strom künftig im Wärmemarkt und für die Mobilität große Bedeutung haben wird, wurden z.B. Wärmepumpen und Ladestationen angeschafft und implementiert.
Natürlich können in einem Laborumfeld nur eine begrenzte Anzahl von Komponenten physisch an ein Netz angeschlossen werden. Daher werden angrenzende Stromnetze mithilfe von Power Hardware in the Loop (PHIL) Systemen simuliert. Dahinter verbergen sich Echtzeitsimulationssysteme sowie Leistungsverstärker, die einen berechneten Stromverbrauch oder eine Stromeinspeisung realisieren können. Innerhalb von SESCL bildet die Sammelschienenmatrix das zentrale Element zur intelligenten Verknüpfung der energietechnischen Komponenten, wie Stromerzeuger, -verbraucher, -speicher, -leitungen und sonstigen Netzbetriebsmitteln. Insgesamt sind die Hauptvorteile von SESCL (i) die Bereitstellung einer vollautomatisierten Sammelschienenmatrix zur Bereitstellung einer sehr flexiblen und anpassbaren Mikrogrid-Topologie; (ii) die Fähigkeit zur Lastabwurf oder Integration von Netzteilnehmern sowie zur Änderung der Mikrogrid-Topologie auf Abruf; (iii) und die Möglichkeit, Sollwerte und Betriebsparameter von Netzteilnehmern während des Betriebs zu steuern und zu ändern.
Forschungsthemen und Zielsetzung
- Integration verteilter erneuerbarer Energiequellen in ein Microgrid
- Systemstabilitätsanalyse (Spannungs-, Frequenz- und Rotorwinkelstabilität) in umrichterdominierten Netzen
- Validierung neuer Regelungsstrategien im Experimentalumfeld
- Verhalten des Microgrids gegenüber dem Gesamtnetz
- Verhalten weitgehend autarker Zellen (z.B. Experimentalhäuser) gegenüber dem Microgrid
Ausstattung
Sammelschienenmatrix als zentrales verbindendes Element aller energietechnischen Anlagen
- Acht AC-, zwei DC-Sammelschienen, 71 Verbindungspunkte und über 400 Schütze
- Hochfrequente Datenerfassung im AC-Bereich bei 20 kHz und im DC-Bereich bei 100 kHz
- Topologiefreie automatisierte Verbindung und ITC-Verknüpfung von AC/DC-Systemen
LLEC-Experimentalgebäude inkl. deren individuellen energietechnischen Anlagen
- Wärmepumpenhaus
- Stromhaus
- Gas2Heat-Haus
Elektrische Verbraucher
- RLC-Lasten
- Synchron- und Induktionsmotoren
- Endverbraucherinstallation und -geräte
- Wechselrichterbasierte Ressourcen
Stromerzeuger
- Öffentliches Netz
- Notstromsystem
- Motor-Generator-Satz
- Kleinwindkraftanlagen
- Leistungsverstärker als Power-Hardware-in-the-Loop-System
Prosumer
- Supercaps
- Lithium-Ionen-Batteriespeicher
- Schwungmassenspeicher
Blindleistungskomponenten
- Kondensatoren
- Induktivitäten
- Phasenschieber
- Phasenschieber FACTS (Flexible Wechselstrom-Übertragungssysteme)
Mobilitätskomponenten
- Batterieelektrische Fahrzeuge
- Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge
Netzbetriebsmittel und sonstige Komponenten
- Netzausrüstung und andere Komponenten Übertragungsleitungen (TRLs) und deren einstellbare Replikate
- Transformatoren und Laststufenschalter (OLTC)
- AC/DC-Converter
- Umrichter
→ zur ausführlichen SESCL-Laborausstattung