"Smart Grid"-Lösungen sind Ansätze, bei denen versucht wird, den aus erneuerbaren Energien erzeugten Strom (z.B. aus einer privaten Solaranlage) so weit wie möglich selbst zu verbrauchen und dadurch bezüglich der Stromversorgung autark und CO2-neutral zu werden. Ziel von „Smart Grid“-Haushaltslösungen ist es daher, eine Vernetzung von Energieverbrauchern und –erzeugern zu schaffen und mit einem Energiemanagementsystem (EMS) eine intelligente Stromzuteilung zu erreichen. Die Zuteilung der solar erzeugten Energie wäre dann optimal, wenn sie direkt beim Erzeuger verbraucht oder gespeichert und der Energiebezug damit so weit wie möglich reduziert werden könnte.

In diesem Vortrag werden zwei Einsatzgebiete der Raspberry PIs im Zusammenhang mit dem Thema „Smart Grid“ vorgestellt:

1. Einsatz von „Raspberry PI“-Rechnern in einem privaten Haushalt, um Leistungsdaten von Solaranlagen und Stromverbrauchern im Haushalt zu tracken, auszuwerten und für ein intelligentes Energiemanagement zu benutzen. Es wird gezeigt, wie konventionelle Großverbraucher, z.B. Wäschetrockner, Wärmepumpen oder auch Wallboxen für Elektrofahrzeuge, mit Hilfe der „Raspberry PI“-Rechner vernetzt und gesteuert werden können, um den selbst erzeugten Solarstrom optimal im Haushalt zu verteilen.
2. Aufbau einer Simulationsumgebung und eines Demonstrationslabors für „Smart Grid“-Lösungen. Im Rahmen von studentischen Projekten wurde an der Hochschule der Medien in Stuttgart ein intelligentes Energiemanagementsystem entwickelt. Dieses kommuniziert mit „Stromerzeugern“ (Solaranlage) und „Stromverbrauchern“ (Waschmaschine, Wäschetrockner und einer Wallbox). Jegliche Geräte werden mit Hilfe eines „Raspberry PI“-Rechners simuliert und können sowohl manuell über Taster als auch automatisiert über das Energiemanagementsystem gesteuert werden. In der Abbildung sieht man das Demonstrationslabor sowie GUI des Energiemanagementsystems, in der die aktuelle Stromerzeugung und der Verbrauch graphisch dargestellt werden.

Im Vortrag werden anhand beider Anwendungen folgende Aspekte beleuchtet:

1. Vernetzung konventioneller Haushaltgeräte mit Hilfe von Raspberry PIs,
2. Umsetzung der Hardwareanbindung (Taster, Display) für das Demonstrationslabor mit Python,
3. Kommunikationsarchitektur für das Energiemanagementsystem sowie die echten Haushaltsgeräte bzw. die simulierten Geräte im Demonstrationslabor mit node.js und REST-Schnittstellen.

Der Vortrag richtet sich an interessierte Studenten, Lehrer, Privatanwender und Schüler mit ersten Programmiererfahrungen. Auch professionelle Anwender sind herzlich eingeladen. Der Vortrag wird vor allem die praktischen Aspekte der Umsetzung beleuchten.

Von Barbara Dörsam (Hochschule der Medien) und Thomas Dörsam

Weitere Informationen:

• Projekt SmartEE: Aufbau der Simulation
• Vortragsfolien für den 23.01.21 (Download)