iwes-systec testzentrum intelligente netze und elektromobilität

etz
NS / MS Testn
cke
-Mobil-Teststre
E
WindHalle
Container
messmast
Windkraftanlagen
PV
Photovoltaik
100m
Fraunhofer IWES
34119 Kassel / Germany
Kontakt
Dr. Philipp Strauß
Dr. Thomas Degner
SGL (gepl.)
DGL (gepl.)
TPE
PNI
SmartGrid
Labor
-Schutztechnik
-Kommunikation
-Leitwarte
Labor
Dezentrale
Generatoren
und
Antriebe
Elektromobilität
und
Speicher
Prüflabor
Netzintegration
- Mittelspannung
- Niederspannung
- LVRT
Email: bereich-a@iwes.fraunhofer.de
Tel: +49 (0) 561 7294-243
SysTec Erweiterung
SysTec Halle
www.iwes.fraunhofer.de
D i e n s t l e istungen (Auswahl)
 Prüfung von Erzeugungsanlagen gemäß verschiedener Netzanschlussrichtlinien
(Niederspannung, Mittelspannung)
 Messtechnische Überprüfung des Verhaltens (Auslösekennlinien) von
Anfahrt
Schutzeinrichtungen an Verteilnetzkomponenten
 Netzqualitätsmessungen und Leistungsanalysen
Richtung
FuldatalHolzhausen
Einfahrt
Fritz-ErlerAnlage
L 3232
Richtung
FuldatalKnickhagen
 Bestimmung von Energieerträgen und umfassende Charakterisierung von
Photovoltaik-Modulen und Systemen unter realen Betriebsbedingungen
 Test von Hybridsystemen, kleinen Windkraftanlagen sowie Einzelkomponenten
im Testfeld und im Labor sowie mit Hardware-Nachbildungen unter definierten
Betriebsprofilen
GUT
EICHENBERG
Straße
Rothwestener
FULDATALROTHWESTEN
FULDATALSIMMERSHAUSEN
 Ganzheitliche Untersuchungen und Prüfungen für die Netzintegration und das
Energiemanagement von Elektrofahrzeugen
Navigationsadresse:
Fritz-Erler-Kaserne,
34233 Fuldatal
51° 23' 19'' Nord
9° 32' 43'' Ost
 Untersuchungen des Fahrzeuges in Kombination mit virtuellen Batterien auch im
Fahrbetrieb (Rollenprüfstand, Temperaturkammer)
 Echtzeitverteilnetzsimulationen zum Test von Leitstellen und der Netzintegration
von Anlagen (hardware-in-the-loop)
B3
B3
FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR WINDENERGIE UND ENERGIESYSTEMTECHNIK IWES
IWES-SYSTEC TESTZENTRUM
Königstor 59
L 3232
200m
Richtung
Hann. Münden
Richtung Kassel
 Untersuchung von Betriebsführungsstrategien für Einzelanlagen und Hybridsysteme
(z.B. Photovoltaik, Speicher, Wärmepumpe, Kraft-Wärme-Kopplung)
 Untersuchung induktiver Energieübertragungssysteme
Danksagung:Wirdankendemhessischem
MinisteriumfürWissenschaftundKunst,dem
BundesministeriumfürBildungundForschung,
demBundesministeriumfürUmwelt-,Naturschutz-undReaktorsicherheitunddemBundesministeriumfürWirtschaftundTechnologiefür
dieUnterstützungdesVorhabens.
INTELLIGENTE NETZE UND ELEKTROMOBILITÄT
1
IWES-S y s Te c : Te s t z e n t r u m f ü r i n t e l l i g e n t e Netze
2
3
4
PNI: Prüflabor Netzintegration
TPE: Test- und Prüfzentrum Elektromobilität
Testfeld für Photovoltaik - u n d H y b r i d s y s t e m e
Im Testzentrum für intelligente Netze und Elektromobilität
Mit dem Forschungs- und Prüflabor zur Netzintegration (PNI),
Im Test- und Prüfzentrum für Elektromobilität (TPE) führt das IWES
Das Testfeld für Photovoltaik- und Hybridsysteme ermöglicht um-
entwickelt und testet das Fraunhofer IWES neue Betriebsmittel
wurde ein Referenzlabor geschaffen, in dem Netzkomponenten
zusammen mit dem Forschungsverbund Fahrzeugsystemtechnik
fassende messtechnische Untersuchungen zur Charakterisierung
und Betriebsverfahren für intelligente Nieder- und Mittelspan-
und Netzbetriebsmittel hinsichtlich neuer System-Funktionen
der Universität Kassel Untersuchungen und Tests an Elektrofahr-
von Komponenten und kompletten Systemen zur Erzeugung
nungsnetze. Darüber hinaus werden hier die Netzintegration und
realitätsnah entwickelt und geprüft werden können. Schwerpunkt
zeugen durch. Der Schwerpunkt des IWES liegt auf der Netzinteg-
regenerativen Stroms. Dabei werden die Eigenschaften und das
Netzkopplung von Elektrofahrzeugen und deren Versorgung mit
des PNI sind Untersuchungen und Tests an der Netzschnittstelle
ration und der Versorgung mit erneuerbaren Energien.
Betriebsverhalten der Systeme unter realen Einsatz- und Umge-
Strom aus erneuerbaren Energien sowie Photovoltaiksysteme,
von Speichern, Generatoren auf der Basis erneuerbarer Energien,
Windenergieanlagen, Speicher- und Hybridsysteme unter realen
Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen, regelbaren Verbrauchern, Elek-
Das TPE ermöglicht Untersuchungen von Elektrofahrzeugen
Infrastruktur zur Verfügung, um alle Systemkomponenten in einem
Bedingungen untersucht.
trofahrzeuge, und regelbaren Transformatoren. Die Infrastruktur
(E-Fahrzeugen) und Ladegeräten am Netz. Damit können die
gemeinsamen Verteilungsnetz zu untersuchen.
erlaubt Untersuchungen im Nieder- und Mittelspannungsnetz im
Effizienz der Batterieladung am Netz festgestellt und Ladestrate-
Leistungsbereich bis zu 6 MVA.
gien von E-Fahrzeugen hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit und ihres
Für Freifeldmessungen an PV Modulen stehen sowohl Gestell-
und El e k t ro m o b i l i t ä t
Für den Aufbau von Anlagen bietet ein ca. 80.000 m² großes
Freigelände genügend Platz mit sehr guten Bedingungen für
bungsbedingungen erforscht. Hierfür steht eine umfangreiche
Einflusses auf die Batterie untersucht und bewertet werden. Netz-
systeme für freistehende Modulmontage, als auch Musterdächer
Solar- und Windenergie. Weiterhin gibt es auf dem Freigelände
Das Labor ermöglicht insbesondere den Nachweis des Verhaltens
störaussendungen und die Störempfindlichkeit der E-Fahrzeuge
in unterschiedlicher Neigung für dachintegrierte PV Module zur
konfigurierbare Verteilnetzabschnitte (Niederspannung und Mittel-
der Geräte und Betriebsmittel bei unterschiedlichen Netzbedingun-
können nach den vorgeschriebenen Normen geprüft werden.
Verfügung. In unterschiedlichen Testaufbauten können elektrische,
spannung), sowie eine Fahrstrecke welche die Möglichkeit bietet,
gen, besonders zu den Aspekten:
induktive Ladesysteme für Elektrofahrzeuge zu testen.
 statische Spannungsstützung, Spannungshaltung,
Die Bündelung von vielen E-Fahrzeugen auf einem Parkplatz bietet
Insbesondere ist eine hochgenaue und kontinuierliche Messung
 dynamische Spannungsstützung,
vielfältige Steuerungsmöglichkeiten. Im TPE wird deshalb auch
der U-I Kennlinie von PV-Modulen möglich. Zur Bewertung der
Im östlichen Bereich des Geländes befindet sich eine Halle mit
 Einspeise- und Lastmanagement, Frequenzstützung,
das Ladeverhalten mehrerer E-Fahrzeuge real mit Geräten und in
Betriebseigenschaften und des Ertrags werden alle relevanten
derzeit zwei Laborbereichen: Das eine Labor enthält einen
 abgestimmtes Regelverhalten
der Simulation nachgebildet. Vor allem das Energiemanagement
Umgebungsbedingungen wie Solarstrahlung (Intensität und spek-
Prüfplatz für Nieder- und Mittelspannungs-Stromrichter, elektrische
thermische und mechanische Eigenschaften gemessen werden.
zur zeitlichen Kopplung von erneuerbarer Stromerzeugung und
trale Zusammensetzung) Temperatur und Windgeschwindigkeit
Maschinen oder Netzbetriebsmittel. Elektrische Eigenschaften und
Neben der Durchführung von Tests entsprechend den aktuellen
der Ladung von E-Fahrzeugen liegt im Fokus der Forschung und
aufgezeichnet.
insbesondere Systemdienstleistungen von dezentralen Erzeugern
Normen und Anwendungsregeln dienen die Untersuchungen der
Entwicklung sowie Strategien zur verbesserten Netzintegration.
im Leistungsbereich bis zu 6 MVA können dort entwickelt und ge-
Weiterentwicklung von Netzanschlussregeln.
testet werden. Ein mobiler Prüf-Container, mit dem das Netzfehler-
Zur Prüfung von Komponenten in Hybridsystemen sowie deren
Mit der Kombination von Rollenprüfstand und virtueller Batterie
Steuerung und Betriebsführung stehen Testumgebungen zur
verhalten (Fault-Ride-Through) von Erzeugungsanlagen vermessen
Es können sowohl Einzelkomponenten geprüft als auch Untersu-
ist es möglich, Fahrzeuge auf dem Rollenprüfstand zu betreiben,
Verfügung, in denen charakteristische Bedingungen in Haushalten
werden kann ist in das Labor integriert. Das zweite Labor ist mit
chungen für ganze Netzabschnitte und die daran angeschlossenen
während sie von einer virtuellen Batterie gespeist werden. So
oder Büros realitätsnah nachgebildet werden. So können
Experimentieranlagen zur Netzintegration von Elektrofahrzeugen
Komponenten durchgeführt werden, um das Regelverhalten der
können schnell verschiedene Batterietypen mit unterschiedlichen
beispielsweise Strategien zur optimalen Betriebsführung der
und Stromspeichern ausgestattet. Neben Hardwaresimulatoren
angeschlossenen Komponenten und Netzbetriebsmittel in ihrem
Anfangszuständen getestet werden. Mit den Ergebnissen ist eine
Einzelkomponenten (z.B. BHKW, Batteriespeicher, Brennstoffzelle
für Batterien, Lade- und Rückspeiseeinheiten, Ladesäulen und
Zusammenwirken zu untersuchen.
Weiterentwicklung schnell möglich. Die Testhalle ist so konzipiert,
mit Wasserstoffspeicherpfad, PV-Anlage, Windenergieanlage und
Netzsimulatoren gibt es zur Nachbildung von Fahrprofilen einen
dass im vertraulichen Umfeld auch Prototypen von Elektrofahr-
Dieselaggregat, Wärmepumpe sowie Lastmanagement) entwickelt
Rollenprüfstand für Elektrofahrzeuge sowie einen Teststand zur
zeugen mit neu entwickelten Test- und Prüfverfahren untersucht
und getestet werden. Dabei werden auch die Wechselwirkungen
induktiven Energieübertragung.
werden können. Die Teststrecke ermöglicht die Erprobung
mehrerer Hybridsysteme untereinander und mit dem Verbundnetz
induktiver Ladesysteme.
betrachtet. Weiterhin können die Betriebseigenschaften von
kleinen Windkraftanlagen untersucht werden.
1 Mittelspannungsschaltanlagen im IWES SysTec
2 Prüfcontainer zur Untersuchung des Verhaltens von Erzeugungsanlagen bei Netzfehlern
3 Elektrofahrzeug auf der Teststrecke des TPE
4 Blick auf das Testfeld für Photovoltaik und Hybridsysteme