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The German energy system plays a pioneer role for transition concepts, it moves from a centralized to a decentralized structure with renewable generation. In order to reduce CO2 emissions and to address the finite nature of fossil energy resources renewables such as solar power plants, wind power plants and cogeneration plants are widely installed across Germany and Europe. Thus, the immense expected expansion of renewable and decentralised energy systems will generate a high supply of fluctuating energy in the prospective grid. With a view on Germany’s energy system, the role of PV for the transition process towards a 100 % renewable energy system will be discussed. Options to go towards prioritized decentralized rooftop PV topology versus the ground mounted utility scale PV will be discussed within the presentation.

Der Bericht stellt die Ergebnisse einer Untersuchung der mittel- bis langfristigen (bis 2050) energiewirtschaftlichen Perspektiven der Elektromobilität (Plug-In-Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge) in einem Versorgungssystem mit hohem Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien dar. In Szenarien wurden die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Technologie- und Marktentwicklung von Plug-In-Hybrid- und Elektrofahrzeugen analysiert. Aus heutigen realen Fahrprofilen wurden Nutzerprofile und die daraus resultierende Stromnachfrage und Batteriekapazität der Fahrzeugflotte am Netz in stündlicher Auflösung berechnet. Daraus konnte unter plausiblen Rahmenannahmen eine für den Stromausgleich im Energiesystem zur Verfügung stehende Batteriekapazität ermittelt und in ein volkswirtschaftlich kostenoptimierendes Energiesystemmodell integriert werden. Mit diesem Modell wurden dynamische Simulationen der Lastdeckung durch erneuerbare Energien, regelbare KWK- und Kondensationskraftwerke, stationäre und mobile Stromspeicher sowie den weiträumigen Stromtransport im transeuropäischen Stromverbund durchgeführt. Die Szenarienanalysen zeigen das Potenzial einer gesteuerten Ladung der Fahrzeugbatterien zum Stromausgleich im Vergleich zu anderen Ausgleichsoptionen. In weiteren modellbasierten Untersuchungen wurden die Realisierbarkeit der netztechnischen Integration der Elektromobilität und hierbei Synergieeffekte mit dezentralen Stromerzeugern auf den Ebenen Hausenergieversorgung, Verteilnetz und Übertragungsnetz analysiert und Auswirkungen auf den Netzausbaubedarf untersucht.

Subject of the paper is the realisation of a model based efficiency control system for PV generators using a simulation model. A standard 2-diodes model of PV generator is base of the ColSim model, which is implemented in ANSI C code for flexible code exporting. The algorithm is based on discretisized U-I characteristics, which allows the calculation of string topologies witch parallel and serial PV cells and modules. Shadowing effects can be modelled down to cell configuration using polar horizon definitions. The simulation model was ported to a real time environment, to calculate the efficiency of a PV system. Embedded System technology allows the networked operation and the integration of standard I/O devices. Futher work focus on the adaption of shadowing routine, which will be adapted to get the environment conditions from the real operation.

Am Fraunhofer ISE wurde in den letzten Jahren die Simulationsumgebung ColSim entwickelt, die sich speziell zur Untersuchung von Regelungssystemen in Gebäudeenergieversorgungssystemen eignet. Zielsetzung des Designs ist die Umsetzung des simulationsbasierten Regelungsentwurfs, der einen unmittelbaren Einsatz der Regelungsmodule auf sog. Enbedded Systems gestattet. Das Simulationswerkzeug zeichnet sich durch die modulare offene Struktur aus, die eine flexible Erweiterung ermöglicht (vgl. TRNSYS [1]). Die Implementierung erfolgte im genormten ANSI-C Code, der einen plattform- unabhänigen Einsatz gewährleistet. Entwicklungsplattform stellt derzeit ein Linux Cluster dar, als Zielplattform wurden bisher sowohl eingebettete Industrie-PCs wie auch klassische Micro- controller Boards verwendet. Die Entwurfsmethode wird anhand einer Systemregelung für eine solarthermische Anlage mit 120m2 Kollektorfläche (SolarThermie2000 Anlage) demonstriert, bei der ein vernetztes Regelungssystem mit Internet-Integration zum Einsatz kommt. Das Regelungssystem verfügt seinerseits über ein Betriebssystem (schlankes embedded linux system), das die Kommunikation nach aussen gestattet. Das Regelungssystem vefügt somit über Klima- bzw Strahlungsdaten, die für den Regelungsprozess von Bedeutung sind. Die externen Informationen können einerseits zur >Einsparung< von Sensorik genutzt werden, andererseits gestatten sie den Einsatz von prädiktiver Regelungsmethodik, um den fossilen (Nachheiz-) Energieeinsatz zu minimieren. Mit Hilfe von simulationstechnischen Systemstudien kann ein adaptives Verhalten des Regelungssystems erprobt werden, das eine selbstständige Strecken- identifikation realieren kann. Beispielsweise soll beim näher beschriebenen solarthermischen System die Totzeit bestimmt werden, die sich infolge der Verrohrung zwischen Speicher und Entladegruppe ergibt. Der Betrieb der Entlade- pumpe wird einerseits in Abhängigkeit der Verfügbarkeit des Pufferwassers erfolgen, andererseits in Abhängigkeit des erwarteten Zapfvolumens durch den Verbraucher. Die vernetzten Regelungssysteme, die auf Basis der Simulationsmodelle ent- wickelt werden, sollen künftig die gesamte Energieflußanalyse des Gebäudes realisieren, wobei eine transparente Darstellung des Systemverhaltens auf Basis einer Internet Visualisierung erfolgt. Der Betreiber und Nutzer wird unmittel- bar durch die Online Dienste (SMS,Email,Fax) über das (fehlerhafte) Anlagen- verhalten informiert. Gerade die sensitiven regenerativen Systeme neigen durch ihre Komplexität zu Störungen, die oftmals nicht erkannt werden, weil die konventionellen Teilsysteme (z.B. Ergasbrenner) den Ausfall in der Regel >kompensieren