Das Ziel des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) ist den Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromversorgung auf mindestens 40 % bis 2025 bzw. mindestens 80 % bis 2050 zu steigern. Die Folge daraus ist eine disruptive Veränderung der Energieerzeugung hin zu erneuerbaren, dezentralen Energiequellen mit tages- und jahreszeitabhängigem Energieangebot ohne die Möglichkeit einer zeitlichen oder örtlichen Regelung der Leistungsverfügbarkeit. Zur Erfüllung des Zieldreiecks aus Versorgungssicherheit, Bezahlbarkeit und Umweltverträglichkeit ist ein komplexes, durch Informations- und Kommunikationstechnologie unterstütztes, Smart Grid mit hohem digitalen Vernetzungsgrad unabdingbar. Zusätzlich haben gesellschaftliche und technologische Megatrends wie die Elektrifizierung und Digitalisierung des Straßenverkehrts (Smart Traffic) oder die Automatisierung des häuslichen Wohnumfeldes (Smart Home) einen signifikanten Einfluss auf das Stromnetz. Beispielsweise ergeben sich durch eine steigende Anzahl an Elektrofahrzeugen höhere Energiebedarfe insbesondere zu bestimmten Zeiten, z.B. beim nächtlichen Aufladen. Andererseits ergibt sich das Potential die im Fahrzeug verbauten Energiespeicher als Puffer zur Netzstabilisierung zu verwenden.

Aktuelle Anwendungen im Smart Traffic, Smart Grid und Smart Home stellen weitestgehend Insellösungen dar. Synergetische Potenziale, die sich aus einer systemübergreifenden Vernetzung ergeben, bleiben bisher ungenutzt. Dabei bieten hieraus verfügbare Informationen die Grundlage für völlig neuartige Anwendungen. So können durch eine intelligente Koordination von Verbrauchern des Energienetzes Spitzenlasten signifikant reduziert und erneuerbare Energien sowohl aus ökonomischer als auch ökologischer Sicht effizient genutzt werden.

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Daher fokussiert das, vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderte, Forschungsprojekt SMILE, eine Methodik zur Kopplung von Energienetz (Smart Grid), Verkehr (Smart Traffic) und Hausmanagement (Smart Home) unter Einsatz von digitaler Vernetzungs- und Kommunikationstechnologien sowie künstlicher Intelligenz (KI). Durch wissenschaftliche Analyse der Integration und den technologischen Synergien der smarten Technologiefelder erfolgen eine ganzheitliche Betrachtung und auch eine modulare, hierarchische Strukturierung des vernetzten cyber-physischen Systems. Gemäß der Strukturierung werden die intelligenten Algorithmen für die IoT-basierten Geräte sowohl auf Netzebene (bspw. intelligente Netzregelung, Netzstabilisierung) als auch auf häuslicher Ebene (bspw. energieeffiziente und kostengünstige Energienutzung sowie wirtschaftliche Energieeinspeisung ins Netz) und der Fahrzeugtechnik (bspw. lebensdauerfördernde Lade- und Entladezyklen der Fahrzeugbatterien) entwickelt und miteinander integriert.

Um die Plausibilität der neu konzipierten Methodik im Rahmen von SMILE-Projekt zu überprüfen und zu realisieren sowie die gewonnene Kenntnisse aus dem SMILE-Projekt für Zukunftsforschung weiterzuführen, werden die entwickelten Algorithmen z.B. die optimale Energieverteilungsstrategie für das Open Mobility Labs (OML) am Ostfalia Standort Wolfenbüttel konzipiert und exemplarisch sowohl in der Simulation als auch fallstudienbasiert am realen OML validiert.

Projektbearbeitung:

Nachwuchsförderung: Im Rahmen des Projekts ist eine umfangreiche Förderung des Ingenieursnachwuchses vorgesehen. Kern dieser Förderung sind zahlreiche studentische Arbeiten.

Wirtschaftliche Parter:

Förderung: Das Projekt wird unter dem Förderkennzeichen ZW 6-85037374 vom EFRE-Fonds der EU gefördert.

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