Дом будущего экологически чистый, энергоэффективный и умный. Его жители могут использовать солнечную энергию на крышах домов не только для домашнего потребления, но и для зарядки своего личного электромобиля.
Этот сценарий уже стал реальностью для ряда рядных домов, построенных по стандарту «Пассивный дом» в немецком городе Фелльбах в земле Баден-Вюртемберг. Группа новых домов была модернизирована в рамках проекта «Fellbach ZeroPlus», чтобы включить в нее усовершенствования электромобильности, а также комплексную систему управления энергопотреблением. Инициатива спонсируется программой Федерального правительства Германии «Выставка электрической мобильности».Станции быстрой зарядки и управление энергопотреблением в доме«Большие фотоэлектрические системы на крышах домов вырабатывают больше энергии, чем жители потребляют в долгосрочной перспективе.
Избыточная энергия может подаваться в общественную сеть, а также использоваться для зарядки бытового электромобиля», — объясняет Доминик Ноерен. научный сотрудник Института солнечных энергетических систем им. Фраунгофера ISE во Фрайбурге.
Чтобы эффективно включить усовершенствования электромобильности в повседневную жизнь домашних хозяйств, Ноерен и его команда разработали станцию быстрой зарядки мощностью 22 кВт, а также домашнюю систему управления энергопотреблением (HEMS) для пяти из семи домов. Программное обеспечение HEMS на основе Java работает на небольших компьютерах, известных как встроенные системы. HEMS собирает данные с различных счетчиков электроэнергии в доме, в том числе для фотоэлектрической системы, электромобиля, теплового насоса и общей бытовой электросети. Система отображает различные потоки мощности и информирует домовладельцев об их текущем потреблении энергии в любое время суток. «Они могут видеть, сколько энергии поступает из общественной сети или домашней солнечной системы, и они могут видеть, куда она направляется — на тепловой насос, бытовую технику или электромобиль», — говорит Ноерен.
Кроме того, HEMS также прогнозирует интенсивность солнечного излучения на ближайшие 20 часов или около того и предоставляет пользователям информацию о том, сколько солнечной энергии доступно. Адаптивный алгоритм также вычисляет ожидаемую электрическую нагрузку в домах за каждый квартал. Используя эти данные, можно определить, сколько фотоэлектрической энергии доступно для электромобиля в любой момент времени. «Электричество от фотоэлектрических панелей сначала поступает в дом, а энергия, которая там не потребляется, сохраняется в аккумуляторной батарее электромобиля.
Если после этого остается электричество, оно подается в общественную электросеть», — объясняет Ноерен.В течение двух лет полевых испытаний было создано приложение для Android с учетом отзывов домовладельцев.
Приложение HEMS обеспечивает визуализацию всех процессов и потоков электроэнергии в режиме реального времени, а также предоставляет данные о прогнозе интенсивности солнечного излучения в графической и числовой формах. Адаптивный алгоритм работает для оптимизации использования электроэнергии, производимой каждым домохозяйством.
С помощью приложения пользователи могут управлять зарядной станцией, а также просматривать уровень заряда аккумулятора и время зарядки электромобиля. «Эти параметры необходимы для интеллектуальной зарядки электромобиля», — говорит Ноерен.Чтобы создать идеальный маршрут зарядки, система должна знать текущий уровень заряда аккумулятора автомобиля, а также время его следующего запланированного отъезда. Система управления энергопотреблением использует эту информацию вместе с прогнозами погоды и потребления для оценки потоков через бытовую электросеть.
Он рассчитывает, сколько электричества необходимо долить, а также какие периоды времени идеально подходят для подзарядки автомобиля с использованием максимально возможной доли солнечной энергии, производимой в домашних условиях.«Более рентабельно потреблять самостоятельно генерируемую солнечную электроэнергию, чем подавать ее в общественную электросеть», — говорит Ноерен.
Система HEMS помогает потребителям использовать данные о времени в пути, прогнозах интенсивности солнечного излучения и текущем потреблении энергии домохозяйствами для синхронизации времени зарядки электромобилей с производством энергии на крыше, чтобы они могли максимально увеличить долю энергии, производимой домом, которую они используют. Это не только помогает домовладельцам снизить свои расходы, но и делает шаг ближе к реализации идеала домов с низким уровнем выбросов CO2 и личной мобильности. Максимальное увеличение доли потребляемой энергии, производимой домашними хозяйствами, помогает снизить нагрузку на энергосистему общего пользования при одновременном снижении пикового потребления электроэнергии домашними хозяйствами.Система HEMS основана на платформе Fraunhofer openMUC, которая поддерживает широкий спектр измерителей и устройств.
Он предлагает возможность модульного расширения для интеграции таких устройств, как беспроводные розетки Bluetooth или WLAN, которые могут удаленно включать и отключать бытовые приборы, или для интеграции таких устройств с высоким потреблением энергии, как тепловые насосы. Два из пяти домохозяйств в проекте «Fellbach ZeroPlus» успешно используют вариант каршеринга системы в рамках полевых испытаний с середины 2014 года.