Development of model-based control applications compliant with IEC 61499 for building energy systems with a focus on photovoltaics

Politische Randbedingungen für PV-Anlagen, wie z. B. Einspeisebegrenzungen, haben zu einem Bedarf an intelligenten Betriebsstrategien geführt. Proprietäre Lösungen, die heute auf dem Markt erhältlich sind, sind kostspielig. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Open-Source-Lösung bereitzustellen, die auf einer Vielzahl kostengünstiger Hardware eingesetzt werden kann.

Wie kann die PV-Leistung geregelt werden?

Sinkende Einspeisevergütungen und die Kombination aus sinkenden PV-Erzeugungskosten und steigenden Netzstrompreisen lassen den Trend bei PV-Anlagen weiter in Richtung Eigenverbrauch gehen. So bauen Hausbesitzer Batterien und Wärmepumpen in ihre Systeme ein, um überschüssige Energie verstärkt selbst zu nutzen, anstatt sie in das Netz einzuspeisen. Politische Randbedingungen wie Einspeisebeschränkungen haben jedoch dazu geführt, dass komplexere, intelligente Betriebsstrategien erforderlich sind. Heute gibt es eine breite Auswahl an intelligenten Energiemanagern und -reglern auf dem Markt. Ihre Hauptaufgaben sind die Verlagerung des Energieverbrauchs in Zeiten hoher PV-Produktion durch einen prognosebasierten Batteriebetrieb und/oder durch Demand Side Management (DSM). Die Entwicklung solcher Steuerungsanwendungen kann ein langwieriger und mühsamer Prozess sein.

Eine Open-Source-Lösung, der an der HTW Berlin entwickelte Algorithmus „PVprog“, existiert in Form von Matlab-Simulationsquellcode. Er muss noch auf andere Programmiersprachen portiert werden, bevor er in der Praxis eingesetzt werden kann. Derzeit fehlt es an generischer, auf Standards basierender Software für die Steuerung von Multigeneratorsystemen.

Entwicklung der Anwendung und Umsetzung der Co-Simulationen

Es wurden Kommunikationsbibliotheken entwickelt, die Co-Simulationen zwischen IEC 61499 Kontrollsystemen und der Simulationssoftware Matlab und Polysun ermöglichen. Mit Hilfe der Bibliotheken und Simulationswerkzeuge wurden Modelle und Algorithmen mit der industriekompatiblen Open-Source-Umgebung 4diac in IEC 61499 Steuerungsanwendungen übertragen. Die Anwendungen wurden dann implementiert und für den Einsatz im Feld vorbereitet.