Bidirektionale Stromflüsse erfordern eine neue Systemarchitektur, die FH Wallis und Wago Contact SA mit Home Energy Management Systemen und SmartGridready-Kommunikation umsetzen. Durch eine abgestimmte Software-Hardware-Integration können PV-Anlagen, Batteriespeicher und Ladeinfrastruktur synchron arbeiten. Intelligente Algorithmen analysieren Verbrauchs- und Erzeugungsdaten in Echtzeit, sorgen für Lastglättung, verbessern Spannungsqualität und ermöglichen wirtschaftliches Peak Shaving. Langfristig ebnen solche flexiblen Netzlösungen den Weg zu einer nachhaltigen, dezentralen Energieversorgung mit hohem Eigenverbrauchsanteil. Sie integrieren dynamische Preisgestaltung und Regelung.
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
Smarte Steuerungskonzepte stabilisieren Netze und bewältigen wechselnde Einspeisemuster effizient
Martial Beutler, Pilotanwender des HEMS (Foto: WAGO Contact SA)
Dezentrale Einspeisung durch Photovoltaik- und Windkraftanlagen reduziert Emissionen, verursacht aber dynamische Belastungen in Verteilnetzen. Die Wechsel der Einspeiserichtung erzeugen plötzliche Spannungsspitzen und Frequenzfluktuationen, die ohne moderne Regeltechnik und Speicherkomponenten nur schwer ausgeglichen werden können. In stark genutzten Netzknoten zwingen Betreiber deshalb zu bis zu dreißigprozentigen Verzögerungen bei der Registrierung von neuen Anlagen, um ausreichend Zeit für Netzberechnungen und Stabilitätsnachweise zu gewinnen. Adaptive Automatisierungslösungen helfen langfristig, die Netzstabilität nachhaltig zu sichern.
Batteriespeicher wirken stabilisierend, bringen jedoch neue Regelungsprobleme mit sich
Große Energiespeicher wie Pumpspeicheranlagen und Batteriespeicher werden häufig zur Netzstützung verwendet. Sie nehmen überschüssige Elektrizität auf und speisen sie bei Bedarf wieder ein, was bidirektionale Leistungsflüsse erzeugt. Diese Umkehrflüsse erfordern anspruchsvolle Überwachungs- und Regelverfahren. Ähnlich agieren Power-to-X-Anlagen, indem sie Strom in synthetische Treibstoffe überführen und bei Bedarf zurückspeisen. Aufgrund beider Richtungen sind ihre Beiträge zur Spannungs- und Frequenzstabilisierung nur begrenzt wirksam. Die Netzdynamik verlangt hierfür adaptive Steuerung und intelligente Prognosemodelle.
Mit Kabelaufrüstung, FACTS und Phasenverschiebegeneratoren Netzstabilität kosteneffizient wirksam sichern
Prof. Frederic Revaz, Forschungsleiter an der Fachhochschule (Foto: WAGO Contact SA)
Bestehende Stromtrassen lassen sich durch die Ertüchtigung mit höherwertigen Aluminium-Hybridleitern schnell und umweltfreundlich aufrüsten. Modular aufgebaute FACTS-Einheiten wie modulare Phasenschieber und STATCOMs übernehmen die dynamische Netzstabilisierung. Phasenschiebergeneratoren verschieben gezielt elektrische Phasenlagen, um Überlasten zu vermeiden. Diese Maßnahme erhöht die zulässige Leistungskapazität erheblich, senkt Blindstromkosten und eliminiert langwierige Planungs- und Genehmigungsprozesse. Der ökologische Fußabdruck bleibt minimal, während die Netzresilienz spürbar steigt. Investitionen amortisieren sich schneller, Betriebseffizienz steigt, Unterhaltsaufwand sinkt dank Überwachung.
Dynamische Steuerung von Wärmepumpen und Wallboxen senkt Netzbelastung signifikant
Die Integration einer HEMS-Software ermöglicht die unmittelbare Nutzung des selbst erzeugten Solarstroms. Das Programm liest kontinuierlich Sensorwerte zu PV-Wirkungsgrad, Batterieladezustand und dem aktuellen Verbrauch von Wärmepumpe, Wallbox oder anderen elektrischen Verbrauchspunkten aus. Auf dieser Datengrundlage organisiert es in Echtzeit die Verteilung der Energieflüsse, maximiert dabei den Eigenverbrauch und reduziert gleichzeitig die Einspeisung in das öffentliche Netz. Alle Prozesse laufen vollautomatisch im Hintergrund ab. Dadurch wird eine dauerhaft kontinuierliche Netzstabilisierungswirkung realisiert.
SmartGridready-Standards schaffen koordinierte Grundlage für dynamische Echtzeit-Steuerung im Stromnetz
Ein Kernelement der Zusammenarbeit ist die Harmonisierung der Schnittstellen von Energieerzeugung, Verbrauchssteuerung und Netzbetriebsführung. Der Verein SmartGridready in Bern definiert hierfür einheitliche Protokolle, Datenformate und Sicherheitsfunktionen. Diese Normierungsarbeit sichert den lückenlosen und sicheren Echtzeitdatenaustausch, wodurch Netzschwankungen automatisch kompensiert werden können. Darüber hinaus bildet die standardisierte Plattform die Grundlage für moderne Geschäftsmodelle wie dynamische Tarife, die Endverbraucherpreise flexibel an Lastverlauf und Erzeugungsdynamik koppeln. Sie fördert zudem maßgeblich Herstellerunabhängigkeit bei dezentralen Energieanlagen.
Automatisierte Messtechnik erlaubt günstige lokale Stromnutzung und intelligente Netzintegration
Wago Contact SA installierte in einem zweijährigen Testfeld zwölf Messstationen in Einfamilienhäusern in der Westschweiz, um elektrische Flussdaten lückenlos aufzuzeichnen und Systemreaktionen zu analysieren. Die gewonnenen Daten fließen in adaptive Steuerungsmodelle ein. Hausbesitzer Martial Beutler aus Bösingen nutzt diese Technologie, um sein Elektroauto automatisch während günstiger Nachtstunden zwischen drei und sechs Uhr zu laden. Dabei profitiert er von reduzierten Strompreisen und unterstützt zugleich die Netzleistungskontrolle. Maximiert dadurch die lokale Netzstabilität.
Wärmepumpen und Wechselrichter künftig so einfach integrierbar wie Drucker
Ein speziell angepasster Industrie-Controller von Wago ermöglicht die verzahnte Nutzung von OT- und IT-Funktionen. Elektriker binden Wärmepumpen, Wechselrichter und Ladesäulen dank kompatibler DIN-Schnittstellen in Minutenschnelle ins intelligente Netz ein. Die Plug-and-Play-Einrichtung erfolgt wie bei einem Netzwerkdrucker: Gerätetyp auswählen, Verbindung prüfen und direkt mit dem Smart-Grid-Backend koppeln. So lassen sich Lastverschiebungen durchführen, dynamische Tarife nutzen und Dienstleistungen rund um dezentrale Energiesysteme effizient anbieten. Systemadministratoren erhalten Echtzeitreports, Herstellerupdates werden regelmäßig automatisiert bereitgestellt.
Smart Grid Integration: Treiberentwicklung und Wärmepumpen-Pooling im erfolgreichen Feldversuch
Professor Revaz und sein Entwicklungsteam setzen Treiber im Bereich Embedded Systems um, um Smart Grid-Endgeräte direkt in Automatisierungsnetzwerke zu integrieren. Sie programmieren Schnittstellen für Wärmepumpen, PV-Insellösungen und Ladestationen, um sie zentral zu monitoren und zu steuern. In einem weiteren Versuchsaufbau betreibt die Fachhochschule einen Pool mehrerer Wärmepumpen, der durch einen selbstlernenden, dynamischen Tarif geregelt wird. Dies ermöglicht vorausschauendes Peak Shaving und eine optimierte Energieverteilung sowie die Integration erneuerbarer Energien zu maximieren.
Fachhochschule Wallis und Wago entwickeln leistungsfähige industriekompatible HEMS-Controller gemeinsam
Die Fachhochschule Wallis, Wago Contact SA und SmartGridready entwickeln gemeinsam ein SmartGridready-kompatibles Home Energy Management System, das Industrie-Controller mit Wohnhausautomatisierung vereint. Über genormte Protokolle tauschen PV-Wechselrichter, Speichersysteme und Wärmepumpen Daten in Echtzeit aus. Intelligente Algorithmen steuern Ladevorgänge, optimieren Speicherzyklen und verschieben Lasten in Niedertarifperioden. Diese Kombination aus standardisierten Schnittstellen, kostengünstigen Speichern und datengetriebener Systemintegration sorgt für Netzstabilität und erhöht die Energieeffizienz nachhaltig. Echtzeitmonitore und Dashboard-Funktionen unterstützen Betreiber proaktiv optimierend skalierbar.
