SmartGridready-Standards dienen als übergreifendes Rahmenwerk für die Harmonisierung von Kommunikationsschnittstellen in intelligenten Netzen. FH Wallis und Wago Contact SA entwickeln dazu Treiber und passen industrielle Steuerungseinheiten an, um Photovoltaik-Einspeisung, Wärmepumpen und Ladesysteme bidirektional zu verknüpfen. Diese modulare Architektur erlaubt eine direkte Einbindung verschiedener Geräte in Echtzeit, optimiert Energieflüsse, stabilisiert Spannung und Frequenz und bereitet die Verteilung dezentral erzeugter Energie in grösserem Maßstab vor. Durch diese Standardisierung entstehen Geschäftsmodelle für Netztarife.
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Verteilnetze benötigen effektive innovative Regelungssysteme gegen dynamische Einspeiseschwankungen jetzt
Martial Beutler, Pilotanwender des HEMS (Foto: WAGO Contact SA)
Neben CO2-Einsparungen durch Photovoltaik- und Windkraftanlagen führt die dezentrale Einspeisung zu unsicheren Betriebsbedingungen in Verteilnetzen. Die bidirektionalen Ströme bewirken ungleichförmige Belastungen, wodurch Spannungsschwankungen und Frequenzabweichungen häufiger auftreten. Netzbetreiber reagieren darauf mit umfangreichen Prüfverfahren, was in manchen Gebieten bis zu dreißig Prozent längere Bearbeitungszeiten bei Anschlussanträgen zur Folge hat, um mögliche Netzzusammenbrüche durch unvorhergesehene Lastverschiebungen zu verhindern. Dazu werden neue Netzsensoren, Regeltechnologien und dezentrale Speicherlösungen eingesetzt, um die Stabilität zu erhöhen.
Komplexe Steuerung und Regelung bei Pumpspeicherkraftwerken wegen Stromumkehr erforderlich
Die Integration von Pumpspeicherkraftwerken und großen Batteriespeichern gilt als bewährtes Instrument zur Netzstabilisierung. Da diese Systeme Energie aufnehmen und wieder abgeben, entstehen bidirektionale Stromflüsse, die komplexe Regelungsprozesse erfordern und schnelle Reaktionsmechanismen nötig machen. Power-to-X-Anlagen funktionieren identisch, weil sie Strom in chemische Reserven übertragen und rückverwandeln. Beide Technologien stoßen daher bei der Frequenzregulierung und Spannungsstabilität an Grenzen, weshalb ergänzende Netzaufschwung- und Abfederungsstrategien implementiert werden müssen. Automatisierte Echtzeitkommunikation verbessert dabei die Reaktionsfähigkeit.
Kapazitätssteigerung ohne Ausbau durch hochbelastbare Kabel, FACTS und Phasenschiebertechnik
Prof. Frederic Revaz, Forschungsleiter an der Fachhochschule (Foto: WAGO Contact SA)
Anstatt neue Leitungsnetze zu bauen, kann die Kapazität vorhandener Stromkorridore durch den Einbau von Hochtemperatur-Leiterseilen deutlich erhöht werden. Parallel installierte FACTS-Module wie serie Reactance Banks steuern aktiv Spannung und Blindleistung. Durch gezieltes Phasenverschieben mit Phasenschiebergeneratoren lassen sich Lastsituationen im Netz intelligent ausbalancieren und Netzausfälle vermeiden. Dieser integrierte Ansatz bietet kurzfristig spürbare Leistungsreserven, reduziert die Investitionskosten und sorgt für stabilere Versorgungsqualitäten ohne Raumerweiterung. Genehmigungsprozesse werden verkürzt, Projekte realisierbar in wenigen Monaten.
Lokaler Solarstromeinsatz steigt dank effizienter intelligenter HEMS-Steuerung bei Haushalten
Mit einer intelligenter HEMS-Lösung wird Solarstrom direkt nach der Erzeugung gemessen und lokal betriebenen Geräten und Speichern zugeführt. Die Software aggregiert kontinuierlich Daten zum Photovoltaik-Erntewert, zum Ladezustand von Batteriespeichern sowie zum momentanen Verbrauch von Wärmepumpen und Elektroauto-Ladestationen. Auf Grundlage dieses datenbasierten Modells steuert sie in Echtzeit die Verteilung zwischen Direktnutzung, Speicherbefüllung und Netzeinspeisung, um die Effizienz zu erhöhen und Netzrückspeisung zu minimieren, vollständig automatisiert, dauerhaft und ohne manuellen Eingriff betrieben.
Harmonisierte Schnittstellen erleichtern bidirektionalen Stromfluss und effiziente intelligente Netzregelung
Die Initiative verfolgt das Ziel, heterogene Energie-Kommunikationsprotokolle zu konsolidieren und zu standardisieren, um einen nahtlosen Datenaustausch zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Netzbetreibern zu gewährleisten. SmartGridready in Bern erarbeitet hierzu verbindliche technische Normen, die Echtzeitübertragung von Leistungs- und Messdaten ermöglichen. Dank dieser harmonisierten Infrastruktur lassen sich Netzstabilisierungsprozesse automatisieren und neue Geschäftsmodelle umsetzen – darunter flexible Tarifsysteme, die Stromkosten je nach Netzbelastung und Erzeugungsüberschuss automatisch anpassen. Sie unterstützt auch Interoperabilität mit externen Ladesäulen.
Westschweizer Hausbesitzer laden E-Autos automatisiert günstig nachts mittels Messtechnik
Im zweijährigen Praxisversuch installierte Wago Contact SA in zwölf Privatwohnungen der Westschweiz hochpräzise Zählertechnik zur dauerhaften Dokumentation von Energieflüssen. Diese Messinfrastruktur bildet die Basis für fortschrittliche Laststeuerungsalgorithmen und Echtzeitmonitoring. Nutzer wie Martial Beutler aus Bösingen aktivieren automatische Ladeprogramme, die sein Elektroauto nachts zwischen drei und sechs Uhr bevorzugt versorgen. Dadurch lassen sich Kosten reduzieren, Dämmeffekte nutzen und das öffentliche Netz durch intelligentes Lastmanagement besser stabilisieren sowie die Energieautarkie deutlich stärken.
OT/IT-Konvergenz ermöglicht einfache Integration smarter Haushaltsgeräte dank leistungsstarker Wago
Durch die gezielte Modifikation eines Wago Industrie-Controllers wird die Kluft zwischen OT- und IT-Systemen überbrückt. Elektriker stecken Wärmepumpen, Wechselrichter und andere Netzkomponenten an einen standardisierten Anschlussbus und starten den grafischen Konfigurationsassistenten. Dank vorkonfigurierter Treiber und vorbereiteter Protokolle erledigt der Controller alle Netzwerk- und Sicherheitsparameter automatisch, ähnlich einer automatischen Druckerinstallation. Somit lassen sich dezentrale Energieanlagen ohne spezielle IT-Kenntnisse in Smart Grids integrieren und per Webinterface komfortabel überwachen. Updates erfolgen agil, sicherheitsgeprüft.
FH Wallis optimiert Home Energy Systeme mit standardisierten Treibern
Unter der Leitung von Professor Revaz programmiert das Projektteam Treiber, welche die Kommunikation zwischen smarten Geräten und zentralen IoT-Plattformen standardisieren. Diese Treiber ermöglichen es, Wärmepumpen, PV-Wechselrichter und Wallboxen nahtlos zu vernetzen. In einem Demonstrationslabor wird ein Pool aus mehreren Wärmepumpen betrieben, der über einen dynamischen Stromtarif angepasst wird. Dadurch können Lasten flexibel verschoben werden, Spitzenlasten reduziert und Energiekosten anhand aktueller Marktpreise optimiert werden, sowie Investitions- und Betriebsausgaben nachhaltig zu senken.
Harmonisierte Kommunikationsprotokolle fördern nahtlose Echtzeitdaten und effiziente dynamische Tarifmodelle
Ein Pilotversuch in zwölf Westschweizer Einfamilienhäusern zeigt, wie Fachhochschule Wallis, Wago Contact SA und SmartGridready gemeinsam ein Home Energy Management System betreiben. Messtechnik erfasst Erzeugung, Verbrauch und Speicherstatus in Echtzeit. Standardisierte SmartGridready-Schnittstellen vernetzen PV-Anlagen, Wärmepumpen und Wallboxen reibungslos. Die Software steuert Lasten passend zu dynamischen Tarifen und speichert überschüssigen Strom kostengünstig. Netzschwankungen werden ausgeglichen, Eigenverbrauch maximiert und so der Weg für eine flexible, zuverlässige Energiewende geebnet. Datenbasierte Optimierung erhöht Systemsicherheit.
