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Entwicklung einer Lastleistungsregelung zur Optimierung des Eigenverbrauchs von Photovoltaikanlagen
(2025)
Angesichts steigender Energiekosten und zunehmender Bedeutung nachhaltiger Energienutzung befasst sich diese Masterarbeit mit einer entscheidenden Herausforderung der Photovoltaik-Technologie: der effizienten Verwertung überschüssiger elektrischer Energie, die andernfalls unvergütet oder nur gering vergütet in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Dabei stehen insbesondere kleinere Photovoltaikanlagen, beispielsweise Balkonkraftwerke, vor der Problematik, diese überschüssige Energie technisch sinnvoll und wirtschaftlich effizient zu nutzen. Ziel dieser Arbeit ist es, ein innovatives System zur automatischen Lastleistungsregelung zu entwickeln, welches die überschüssige elektrische Energie einer Photovoltaikanlage gezielt zur Versorgung regelbarer Verbraucher einsetzt. Durch die Regelung wird eine Abgabe der überschüssigen Energie ins Netz weitgehend vermieden und der Eigenverbrauch signifikant optimiert. Im Rahmen des praxisnahen Versuchsaufbaus wurde ein Balkonkraftwerk mit einer Einspeiseleistung von maximal 800 W verwendet, um realistische Messdaten zu gewinnen und die entwickelte Regelung intensiv zu testen und zu optimieren. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Flexibilität und Modularität des entwickelten Systems, um es leicht auf verschiedene Haushalte und Energiezähler adaptieren zu können. Neben den technischen Grundlagen der Photovoltaiktechnik werden auch aktuelle Energiespeichertechnologien betrachtet und kritisch bewertet. Die Leistungsregelung erfolgt durch einen Phasenanschnitt der Sinuswelle, um überschüssige Leistung effizient zu nutzen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen eindrucksvoll, dass durch die entwickelte mobile Lastleistungsregelung eine erhebliche Steigerung des Eigenverbrauchs möglich ist. Damit leistet das vorgestellte Konzept einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von kleinen PV-Systemen und zur Förderung nachhaltiger Energielösungen im privaten Bereich.
Die gesetzliche Einführung von Energiegemeinschaften in Österreich im Jahr 2021 hat neue Möglichkeiten für die gemeinschaftliche Nutzung von Strom und Wärme geschaffen. Vor dem Hintergrund steigender Energiepreise und der globalen Klimakrise gewinnt die Integration erneuerbarer Energien in Energiegemeinschaften zunehmend an Bedeutung. Dennoch stellt die effiziente Steuerung und Verteilung lokal erzeugter Energie eine zentrale Herausforderung dar, insbesondere wenn individuelle Verbrauchsprofile und gemeinschaftliche Optimierungsziele berücksichtigt werden müssen. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Entwicklung eines intelligenten, prädiktiven Lastmanagementsystems, das die Energieflüsse innerhalb einer Energiegemeinschaft optimiert. Hierbei sollen Prognosedaten wie Wetter- und Sonnenprognosen sowie Verbrauchsinformationen genutzt werden, um den Energiebedarf und die Verteilung vorausschauend zu steuern. Ziel ist es, die Eigenverbrauchsquote zu maximieren, die Energiekosten zu senken und überschüssige Energie effizient innerhalb der Gemeinschaft bereitzustellen. Der angestrebte Soll-Zustand umfasst ein dezentrales, vernetztes System, das sowohl individuelle als auch gemeinschaftliche Optimierungsziele berücksichtigt und damit einen Beitrag zur nachhaltigen und wirtschaftlichen Nutzung erneuerbarer Energien leistet.
