Aufbau und Monitoring einer Micro Grid Laborumgebung

Abstract

Die Erschließung regenerativer Energiequellen wird in Zukunft immer größere Bedeutung gewinnen. Mit dieser Entwicklung gehen jedoch auch einige Probleme und Herausforderungen im Bezug auf Netzstabilität und Versorgungssicherheit einher. Auf diese Thematik wird mithilfe der am Institut installierten Photovoltaikanlage eingegangen und nach Lösungsvorschlägen gesucht.<br />Im ersten Schritt wird der Aufbau der Photovoltaikanlage protokolliert und dokumentiert. Die dabei verwendeten Komponenten werden vorgestellt und die damit möglichen Betriebsweisen vermessen. Um eine zweckdienliche Überwachung und Bewertung der Anlage im Betrieb zu ermöglichen, ist eine Aufzeichnung entscheidender Betriebsparameter erforderlich. Die Speicherung und Aufbereitung der Daten des Anlagenmonitorings wird realisiert und die Bewertung der Daten durchgeführt.<br />Die im Inselnetz mögliche Änderung der Netzfrequenz kann für eine Steuerung der Verbraucher verwendet werden um mittels Demand Side Management (DSM) die Leistungsflüsse im Micro Grid zu optimieren. Dafür ist es notwendig, die diesbezüglichen Möglichkeiten der zur Verfügung gestellten Hardware zu ermitteln. Weiters wird ein Prototyp eines DSM-Chips erstellt, der die Last wie gewünscht nur zu bestimmten Zeitpunkten einschaltet, um die dem Micro Grid zur Verfügung gestellte Energiemenge optimal mittels Verbraucher und Speicher ausnutzt.<br />Ausgehend von diesen Erkenntnissen wird eine Arbeitsumgebung erstellt, welche die Grundlage für eine Laborübung darstellt. Auch ist die Integration eines Laborrechners vorstellbar, der beispielsweise sämtliche Daten der Anlage protokolliert, verschiedene Betriebszustände herbeiführt und die Betriebsparameter aufzeichnet. Dadurch wäre es möglich, alle Schritte von einem Arbeitsplatz aus in übersichtlicher Weise einzuleiten und zu beobachten. Weiters ist es erforderlich für die Laborübung geeignete Aufgabenstellungen zu definieren, welche die essentiellen Betriebsweisen wie z.B. DSM mithilfe der Netzfrequenz in geeignetem Rahmen reproduzierbar darstellen. %Um die Übung in Zukunft anzupassen um auf komplexe Aspekte eingehen zu können sowie um den Umfang anzupassen, werden eventuelle Erweiterungsmöglichkeiten betrachtet und zur Diskussion gestellt.<br />Um den Inhalt sowie den Umfang der Übung in Zukunft anpassen sowie auf komplexe Aspekte eingehen zu können, werden eventuelle Erweiterungsmöglichkeiten betrachtet und zur Diskussion gestellt.<br />

In the future, the share of regenerative produced energy will increase in relation to the conventional amount. Due to this process, there are problems to be solved concerning the security and stability of energy supplies. These issues are discussed in this work using a small photovoltaic system.<br />At first assembly and configuration of the photovoltaic system is documented. Each component is explained and the modes of operation are described. The log files are used to get a better view at the load flow and the energy production of the system.<br />To get a better usage of the produced energy in a micro grid, it is possible to use demand side management (DSM). In this work it is based on the variation of frequency, which makes it possible for the loads to behave differently in certain energy situations. This behavior is demonstrated by a DSM prototype chip which can be used to maximize the exploitation of the available energy.<br />In the last chapter the photovoltaic system should be used for laboratory tutorials. The preconditions and the assignment of tasks are defined, which should be solved by the students. In addition it is possible to use a extra computer for automated measurements which can be controlled over the internet. Further ideas for the expansion of the system and the labor tutorials are explained and discussed.