Interaktive Systemarchitektur für gesteuertes Laden

Umsetzung der Feldversuche in Harmon-E

Die interaktive Darstellung zeigt die im Projekt unIT-e² entwickelte und im Feld angewandte Systemarchitektur. Die Architektur beschreibt die konzeptionelle Struktur und Organisation eines Systems einschließlich seiner Komponenten und deren Interaktionen. Nutzer können durch die Auswahl einzelner oder mehrerer Use-Cases die verschiedenen Anwendungsfälle isoliert oder in kombinierter Form betrachten, um ein umfassendes Verständnis der Architektur und ihrer Funktionalität in verschiedenen Szenarien zu erlangen.

Im Cluster Harmon-E des Forschungsprojekts unIT-e² liegt der Fokus auf dem marktoptimierten und system- sowie netzdienlichen Laden von Elektrofahrzeugen. Es werden verschiedene Use Cases in drei Feldversuchen entwickelt, getestet und demonstriert. Diese Versuche finden an unterschiedlichen Standorten statt und beinhalten verschiedene Flexibilitäten sowie Umsetzungspriorisierungen der Use Cases.

Use Case am Eigenheim

1.1/1.2) Regulatorisch definierte netzdienliche Flexibilität am Eigenheim

2.1/2.2) Markt- (& netz-) dienliche Flexibilität am Eigenheim

3.1/3.2) Systemdienstleistung durch Flexibilität am Eigenheim - Redispatch unIT-e²

4.1/4.2) Peak-Shaving durch Flexibilität am Eigenheim

5.1/5.2) Flexibilität zur PV-Eigenverbrauchsoptimierung am Eigenheim

Use Case am MFH/Arbeitsplatz

1.3) Regulatorisch definierte netzdienliche Flexibilität am MFH/ Arbeitsplatz

2.3/2.4) Markt- (& netz-) dienliche Flexibilität am MFH/ Arbeitsplatz

Kein Redispatch Use Case am MFH/Arbeitsplatz MFH/ Arbeitsplatz

4.3/4.4) Peak-Shaving durch Flexibilität am MFH/ Arbeitsplatz

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Pfadbezeichnungen

Bezeichnung	Beschreibung
	VNB übermittelt im Bedarfsfall aus dem Netzregler heraus eine Leistungsbegrenzung (Plim) an MSB als aEMT (GWA) als Ad-hoc Signal über eine prprietäre Schnittstelle.
	Der MSB schickt als aEMT das Plim-Signal (LPC über CLS.EEDI) durch den transparenten CLS Proxy Kanal des SMGW an die HKE (CLS-Gateway) das Eigenheims. Die HKE übergibt Plim an das HEMS.
	Der MSB schickt als GWA das Plim-Signal an das SMGW im Eigenheim über einen verschlüsselten TLS Kanal mittels DIN VDE V 0418-63-8. Das SMGW speichert das übermittelte Plim-Signal lokal und übergibt das Plim-Signal über das EEBUS Protokoll an das HEMS.
	Der MSB schickt als aEMT das Plim-Signal (LPC über CLS.EEDI) durch den transparenten CLS Proxy Kanal des SMGW an die HKE (CLS-Gateway) des Arbeitsplatz. Die HKE übergibt Plim an das Lademanagement.
	Der MSB schickt als GWA das Plim-Signal an das SMGW am Arbeitsplatz über einen verschlüsselten TLS Kanal mittels DIN VDE V 0418-63-8. Das SMGW speichert das übermittelte Plim-Signal lokal und übergibt das Plim-Signal über das EEBUS Protokoll an das Lademanagement.
	Der Aggregator übermittelt das Redispatch-Signal an den aEMT, der einen transparenten CLS-Kanal durch das SMGW an die HKE eröffnet. Die HKE übergibt das Signal an das HEMS.
	Alternative zu 4a: Der Aggregator übermittelt das Redispatch-Signal über den ergänzenden Kommunikationskanal (WAN 2) an das HEMS des Eigenheims.
	Das HEMS optimiert die angebundenen Komponenten und übermittelt etwaige Steuerbefehle im anlagenspezifischen Protokoll zur Einhaltung des Leistungslimits (Plim).
	Der Aggregator übermittelt spezifische (Flex-) Fahrpläne an das Lademanagement am Arbeitsplatz.
	Alternative zu 7a: Der Aggregator übermittelt (Flex-)Fahrpläne über den OEM direkt an das an das Fahrzeug (EV).
	Das HEMS orchestriert die Flexibilitäten mit dem Ziel den Eigenverbrauch zu optimieren (Nullpunktregelung am Netzanschluss) und gibt die Fahrpläne an die entsprechende Flexibilität weiter.
	Die EVSE kommuniziert (über die ISO 15118-2 oder -20) mit dem EV übermittelt Informationen und handelt Ladepläne entsprechend der Spezifikation aus.
	Das Lademanagement optimiert die angebundenen Komponenten und übermittelt etwaige Steuerbefehle im anlagenspezifischen Protokoll zur Einhaltung des Plim-Signals.
	Das Lademanagement übermittelt Informationen zur erstellung der (Flex-)Fahrpläne an den Aggregator.
	Der Energielieferant übermittelt Strommarktpreise an den Aggregator, oder den MSB.
	Der aEMT übermittelt Preistabellen (basierend auf Strommarktpreisen) durch das SMGW an die HKE des Eigenheims (TouT über CLS.EEDI). Die HKE übergibt die Preistabellen an das HEMS.
	Der Aggregator stellt eine Anfrage an den aEMT, welcher den Aufbau eines transparenten CLS-Proxy-Kanals zur HKE initiiert, über den Preisinformationen in die Liegenschaft übermittelt werden.
	Alternative zu 13 a) Der Energielieferant stellt eine Anfrage an den aEMT, welcher den Aufbau eines transparenten CLS-Kanal zur HKE initiiert, über den Preisinformationen in die Liegenschaft übermittelt werden.
	Das HEMS optimiert die Fahrpläne der Flexibilitäten anhand der erhaltenen Preistabelle und gibt die berechneten Fahrpläne an die entsprechende Flexibilität weiter.
	Der Aggregator nutzt Fahrzeugdaten, Ladeanforderungen des Nutzers und Marktpreise, um optimierte (Flex-)Fahrpläne der EVs am Arbeitsplatz zu berechnen.
	Der Aggregator tauscht Informationen zu Verfügbarkeit und Einsatz der Flexibilitäten mit dem Energielieferanten aus.
	Das Lademanagement berücksichtigt weitere Lasten und steuert die Ladung der Flexibilitäten (EVs) mit dem Ziel, den Leistungsbezug zu vergleichmäßigen und/oder die Leistungsspitze zu reduzieren (Peakshaving).
	'Das Lademanagement übersetzt die (Flex-)Fahrpläne des Aggregators in Steuerbefehle für die Ladung der Fahrzeuge und übermittelt diese an die EVSE.
	Das HEMS optimiert die Fahrpläne der Flexibilitäten mit dem Ziel der Spitzenlastkappung (prognosebasiert) und gibt die berechneten Fahrpläne an die entsprechende Flexibilität weiter.
	Informationen zum Einsatz von Redispatch werden über eine Kommunikationsschnittstelle (API) zwischen der Crowd-balancing-Plattform und dem ÜNB/VNB-Redispatch-System geteilt.
	Informationen zur Flex-Verfügbarkeit und Signale zum Einsatz von Redispatch werden über eine Kommunikationsschnittstelle (API) zwischen Aggregator und Crowd-balancing-Plattform ausgetauscht.
	Relevante Fahrzeugzustandsdaten werden vom EV an das Backend des OEMs übermittelt.
	Die in der App durch den Nutzer eingestellten Ladeanfor-derungen werden an das Backend des Aggregators übermittelt. Relevante Fahrzeugzustandsdaten werden dem Nutzer in der App angezeigt.
	Relevante Fahrzeugzustandsdaten werden vom EV über das Backend des OEMs an den Aggregator übermittelt.
	Ladeanforderungen auf Basis von Fahrzeug- und Nutzerdaten werden (falls notwendig) an das Backend des HEMS, oder das Backend des Aggregators übermittelt.
	Die in der HEMS-App durch den Nutzer eingestellten Anforderungen am Eigenheim werden an das HEMS-Backend übermittelt. Zustandsdaten werden an die App übertragen und Visualisiert.
	Messdaten, EV-Anforderungen und Nutzeranforderungen werden (sofern erforderlich) zwischen HEMS-Backend HEMS ausgetauscht.
	Relevante Messdaten (TAF 7/ 9/ 10/ 14) werden per SMGW am Eigenheim an den MSB als pEMT übermittelt.
	Relevante Messdaten (TAF 7/ 9/ 10/ 14) werden per SMGW am Arbeitsplatz an den MSB als pEMT übermittelt.
	Relevante Messdaten (TAF 7) werden vom MSB als pEMT an den Energielieferanten übermittelt.
	Relevante Messdaten (TAF 7/ 14) werden vom MSB als pEMT an den Aggregator übermittelt.
	Relevante Messdaten (TAF 9/ 10) werden vom MSB als pEMT über MAKO-Prozesse an den VNB übermittelt.
	Messwerterfassung der Flexibilitäten über eine oder mehrere mMEs und Bereitstellung der Daten an das SMGW.
	Relevante Messdaten (15min Ein-/ Ausspeiseleistung, TAF 7) werden vom Aggregator an die Crowd-Balancing-Plattform übermittelt.
	Relevante Messdaten (15min Ein-/ Ausspeiseleistung, TAF 7) werden vom MSB als pEMT an die Crowd-Balancing-Plattform übermittelt.
	Relevante Messdaten werden vom Lademanagement an das Backend des Aggregators übermittelt.
	Das HEMS erhällt relevante Messdaten (TAF7, TAF10) der Liegenschaft aus dem SMGW.

Abkürzungen

Abkürzung	Beschreibung
aEMT	Aktiver Externer Marktteilnehmer
CLS	Controllable-Local-System
EFH	Einfamilienhaus
EV	Electric Vehicle
EVSE	Electric Vehicle Supply Equipment
HEMS	Home Energy Management System
HKE	HAN-Kommunikationsadaptereinheit
HSS	Hausspeichersystem
MFH	Mehrfamilienhaus
mME	moderne Messeinrichtung
MSB	Messstellenbetreiber
pEMT	Passiver Externer Marktteilnehmer
PV	Photovoltaik
SMGW	Smart Meter Gateway
TAF	Tarifanwendungsfälle
TCP	Transmission Control Protocol
ÜNB	Übertragungsnetzbetreiber
VNB	Verteilnetzbetreiber
WP	Wärmepumpe

Die Hauptziele des Clusters Harmon-E sind:

Die Adressierung des Zielkonflikts zwischen Wirtschaftlichkeit und Netz- sowie Systemdienlichkeit und Entwicklung von Lösungsvorschlägen.

Die Erprobung unterschiedlicher Use Cases mit technisch ausgereiften Lösungen im Pilotbetrieb und bidirektionales Laden im Labor.

Der Aufbau einer standardisierten und sicheren Prozesskette, um Flexibilitätspotenzial optimal zu nutzen und maximale Kundenzufriedenheit zu erreichen.

Die Analyse der Unterschiede in den Prozessketten von Eigenheimen und Arbeitsplätzen/Gewerbe/Mehrfamilienhäusern.

Die Feldversuche umfassen:

Einen Versuch bei 19 Privatkunden im Raum Oldenburg/Rastede, mit dem Ziel der Erprobung des markt- und netzseitigen Durchgriffs bis zum Elektrofahrzeug.

Einen Versuch am Arbeitsplatz in Zusammenarbeit mit der Firma Wernsing Feinkost, bei dem die Vorteile von Peak Shaving so wie netz- und marktdienlichem Laden untersucht werden

Einen Versuch an einem Neubau mit Wärmepumpe in der Nähe von Bremen, der mit verschiedenen Komponenten für Energiemanagement und Elektromobilität ausgestattet ist.

Die hier gezeigte Abbildung zeigt die im Feldversuch umgesetzte Architektur. Die ursprüngliche Planversion steht weiterhin für Sie zur Ansicht bereit.

Bei Fragen wenden Sie sich gerne an unseren Ansprechpartner Jeremias Hawran.

¹ aktueller Arbeitsstand im Forschungsprojekt, Änderungen vorbehalten.