"Grid2050" - der Wegbereiter für die Energiewend

Im Rahmen dieses Projekts arbeiten wir an drei Forschungssträngen:

• Digitalisierung: Wir wollen eine fortschrittliche elektronische Infrastruktur nutzen, um ein sich veränderndes Stromnetz zu stabilisieren und um eine skalierbare Kommunikation zwischen Geräten und Netzbetreibern zu ermöglichen.
• Steuerung: Während die Energieproduktion immer volatiler wird, nimmt der Energieverbrauch stetig zu. Mithilfe der Control Theory wollen wir erneuerbare Energiesysteme integrieren und Energiequellen sowie den Energieverbrauch koordinieren
• Betrieb: Energienetze wandeln sich von zentralisierten zu dezentralen Systemen. Um diese Transition möglichst reibungslos zu gestalten, müssen wir eine Infrastruktur schaffen, die es Netzbetreibern ermöglicht, das volle Potenzial aus erneuerbaren Energiequellen zu schöpfen. Wir untersuchen Preisstrukturen und Regulierungslücken, die zu einer möglichst effizienten Nutzung von Energiespitzen beitragen.

Im Rahmen von Grid2050 führen wir drei Schlüsselprojekte durch

Walenstadt als Demonstrator

Mit ihren 5000 Haushalten, die bereits über eine moderne Energieinfrastruktur verfügten – drei Laufwasserkraftwerke, Photovoltaikanlagen (PVA) auf Hausdächern sowie Grossbatteriespeichersysteme (drei Batteriespeicher mit je 4MW Leistung und 4MWh Kapazität) –, ist Walenstadt der erste ideale Teststandort für «grid2050» und für unsere drei Forschungsstränge.

Gemeinsam mit den lokalen Energieversorgern und der Bevölkerung untersuchen wir hier zukünftige Energielösungen in einem abgeschlossenen System aus Haushalten als Prosumern (d. h. die Haushalte verbrauchen und produzieren Energie gleichzeitig), aus essenzieller Infrastruktur wie einem Spital sowie aus innovativen Versorgungsunternehmen, die aktiv an der Gestaltung der Zukunft mitwirken wollen.

Im Rahmen dieser Zusammenarbeit verwandeln wir das Netz von Walenstadt in einen steuerbaren Prüfstand. Bis Ende 2025 sollte dieser vollständig einsatzbereit sein. Das zeichnet ihn aus:

• Eine herstellerneutrale Softwareschnittstelle: Sie ermöglicht Kommunikation zwischen Geräten mit unterschiedlichen Protokollen und erleichtert die Fernüberwachung sowie das Sammeln von Daten.
• Eine zentralisierte Steuerungsplattform: Im Kontrollraum des Versorgungsunternehmens situiert, sammelt sie Daten über das gesamte Netzwerk und wendet Algorithmen zur Optimierung der Smart Grids an.
• Eine eingebundene Test-Community: Eine Reihe von Haushalten, die als Prosumer agieren – z. B. solche mit PV-Anlagen, Ladegeräten für Elektrofahrzeuge und Wärmepumpen –, bilden die Test-Community. Alle diese Haushalte sind mit einem Energiemanagementgerät ausgestattet.

Test-Community

Seit Mai 2024 ist die aus 25 Haushalten bestehende Test-Community bereits fürs Projekt «grid2050» im Einsatz. In Zusammenarbeit mit unseren Industriepartnern Edion und Solar Manager rüsten wir sie mit Energiemanagementsystemen aus und verwandeln sie so in steuerbare Datenquellen. Durch unsere Test-Community gelangen wir nicht nur an sehr detaillierte Daten, sondern sie erlaubt es uns auch, unsere theoretischen Modelle zu testen und zu verbessern sowie verschiedene Haushaltsgeräte zugunsten des übergeordneten Stromnetzes aufeinander abzustimmen. Zudem gewinnen wir durch die teilnehmenden Haushalte Einblicke in die Art und Weise, wie Energie auf der untersten Netzebene produziert und verbraucht wird – beispielsweise durch PV-Anlagen, das Laden von E-Fahrzeugen oder den Einsatz von Wärmepumpen.

Citizen-Science-Projekt

Im Rahmen dieses umfassenden Citizen-Science-Projekts arbeiten wir mit Eigentümerinnen und Eigentümern von Solaranlagen (sogenannten Photovoltaikanlagen, PVA) zusammen, um mehr über ihr Nutzungsverhalten und ihre Bedürfnisse zu erfahren. In diesem Zusammenhang haben wir einen Chatbot entwickelt, der auf einem Large Language Model (LLM) basiert, um grossflächig dynamische und interaktive Interviews durchführen zu können. Nutzerinnen und Nutzer können unserem Chatbot Fragen rund um die Solarenergie stellen, die er rasch und fundiert beantwortet. Dank einem adaptiven und vorurteilsfreien Dialog verschafft er uns ein tieferes Verständnis für das menschliche Verhalten und den Entscheidungsfindungsprozess im Rahmen der Energiewende.

Erfahre mehr auf der Grid2050-Website.