Digi WDS hilft E-GEAR bei der Erstellung eines Energiemanagement-Controllers zur Optimierung der Erzeugung, Speicherung, Nutzung und Einspeisung von Solarstrom in das Netz

Unterstützt durch das Team von Digi Wireless Design Dienstleistungen, E-GEAR hat seinen innovativen Energiemanagement-Controller entwickelt, um Hausbesitzern, Geschäftsinhabern und Versorgungsunternehmen dabei zu helfen, die Speicherung und Übertragung von Energie aus Photovoltaikzellen und anderen alternativen Energiequellen zu optimieren und zu standardisieren. Das Ergebnis: ein intelligenter, effizienter Weg, um die Nutzung sauberer, erneuerbarer Energie zu verbessern.

Eine bessere Zukunft gestalten

In Hawaii, wo die meisten Waren und Lieferungen per Frachtschiff ankommen, sind Energieressourcen - insbesondere fossile Brennstoffe - sowohl teuer als auch schwierig zu handhaben. Aufgrund von Faktoren wie Tourismus und Militärpräsenz ist Hawaii der am stärksten von fossilen Brennstoffen abhängige Bundesstaat der USA und damit anfälliger für Schwankungen der Ölpreise und der Verfügbarkeit. Doch die Hawaiianer blicken in eine bessere Zukunft, die ausschließlich auf erneuerbare und alternative Brennstoffe wie Solar- und Windenergie setzt. Die Hawaii Clean Energy Initiative hat sich zum Ziel gesetzt, den ⁵⁰. Bundesstaat bis 2045 auf 100 % saubere Energie umzustellen.

Diese zukunftsweisenden Bemühungen schaffen Chancen für innovative Unternehmen wie E-GEAR, LLC, einem Spezialisten für erneuerbare Energien, der patentierte und zum Patent angemeldete Energiemanagement- und -speicherlösungen anbietet. Laut Chris DeBone, Mitbegründer und geschäftsführender Gesellschafter, ist die Lösung von E-GEAR eine Antwort auf die Herausforderungen der Solarenergie, denen Hawaii und andere Staaten gegenüberstehen. "Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen unterliegt die Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen gewissen Schwankungen", sagte er. "Es kann einfach sein, dass der Wind abflaut oder die Wolken vorbeiziehen und die Energie, die eine Fotovoltaikzelle erzeugen kann, abnimmt. Dies führt dazu, dass Hunderte oder Tausende von Haushalten und Unternehmen in unvorhersehbaren Mengen und zu unvorhersehbaren Zeiten Energie in das Netz einspeisen oder aus dem Netz entnehmen. Auch die Last kann stark schwanken, z. B. wenn zentrale Klimaanlagen, Warmwasserbereiter oder Ladegeräte für Elektroautos ein- und ausgeschaltet werden.

"Die Versorgungsunternehmen und Energiedienstleister wollen Strom auf einer vorhersehbaren Basis bereitstellen und abnehmen, oder wenn sie zur Unterstützung des Gesamtnetzes angefordert werden, und hier können wir helfen - indem wir eine Lösung anbieten, die erneuerbare Energie an jedem Standort autonom nach vorher festgelegten Kriterien oder gemeinsam über eine aggregierte Steuerung verwalten kann.

Eine vernetzte Lösung zur Optimierung der Solarenergie

Mit dem Ziel, die Solarenergie effizienter zu sammeln und zu verteilen, hat E-GEAR den proprietären Energy Management Controller (EMC) entwickelt. Dieses Gerät verwendet eine Reihe von Sensoren zur Spannungs- und Strommessung, um die Speicherung von Solarenergie in einer lokalen Batterie zu überwachen und zu steuern. Anschließend steuert es die Abgabe dieser Energie an das Haus oder zurück an das Stromnetz in der von den Versorgungsunternehmen gewünschten gleichmäßigen, kontrollierten Weise.

Das EMC umfasst eine proprietäre Software, die den Energiefluss berechnet und Schwankungen bei der Solarstromerzeugung und dem Eigenverbrauch in Echtzeit ausgleicht, um entweder überschüssige Energie aufzufangen oder genügend Strom ins Netz einzuspeisen, um die Schwankungen bei Erzeugung und Verbrauch auszugleichen. Das EMC umfasst auch Cloud-Konnektivität und Dashboard-Steuerungen, die es sowohl dem Hausbesitzer als auch dem Stromversorger ermöglichen, Echtzeitdaten einzusehen, das System fernzusteuern und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.

Mit dieser Glättungsfunktion können ganze Stadtteile als dezentrale Erzeugungs- und Speicherquellen für den Stromversorger fungieren. Dadurch verringert sich der Bedarf des Versorgungsunternehmens an überschüssiger Erzeugungskapazität und an Spannungsschwankungen im Netz. "Konkurrierende Systeme verfügen nicht über die neuartige Fähigkeit von EMC, den Energieexport in das Versorgungsnetz zu glätten und dem Versorgungsunternehmen die Möglichkeit zu geben, den Haus-Export so zu steuern, dass er dem Energiebedarf in Echtzeit entspricht", so Steve Godmere, Mitbegründer und geschäftsführender Gesellschafter.

 

Auf dem Weg in die Zukunft

E-GEAR traf sich gleich zu Beginn des Projekts mit Digi Wireless Design Services (WDS), um Ideen zu skizzieren, Produktanforderungen zu formulieren und die Hard- und Software zu entwerfen, die diese Anforderungen erfüllt. "Nach den Whiteboard-Sitzungen, in denen wir die Kompromisse verschiedener Optionen diskutierten, half uns Digi, die besten drahtlosen Komponenten, Mikroprozessoren, elektrischen Überwachungskomponenten und Cloud-Technologien zu identifizieren, um das System vom Reißbrett in die Realität zu bringen", so Steve. "Wir hatten nicht die technischen Ressourcen, um unsere Ideen zu entwickeln, daher war das Fachwissen von Digi besonders wertvoll.

"Unsere Kommunikationsstrategie umfasste insbesondere Mobilfunk, Wi-Fi, Ethernet, RS-485, USB und Zigbee-Verbindungen. Die Berater von Digi haben uns bei der Markteinführung dieses Produkts mit ihrem Fachwissen in den Bereichen Wireless, Softwareentwicklung und Hardwaredesign unterstützt."

"Wir waren in der Lage, 12 Alpha-Geräte zu liefern, die in nur 15 Wochen voll funktionsfähige Prototypen waren", sagte Josh Jaeger, Direktor von Digi WDS. "Wir haben den Steueralgorithmus und die Cloud-Kommunikation sehr schnell getestet und verbessert. Digi Remote Manager hat E-GEAR sofort eine hochfunktionale Cloud-Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Und die Art und Weise, wie die EMC das eingebettete Prozessormodul von Digi, die Digi ConnectCard™ für i.MX28, nutzt, beschleunigte ebenfalls die Hardware- und Softwareentwicklung."

Digi hat auch mit einem der Hersteller seiner Batteriespeichersysteme zusammengearbeitet, um deren bestehendes Wechselrichterprodukt so zu modifizieren, dass es die streng kontrollierte Rückspeisung von Energie in das Stromnetz ermöglicht.

Mit EMC von E-GEAR können dezentrale Energieerzeuger die Glättung der Erzeugung, die Speicherung, den Export und die Teilnahme an Hilfsdiensten automatisieren. Asset-Management- und Energiedienstleistungsunternehmen profitieren von einer aggregierten Echtzeit-Transparenz, Kontrolle und Datenerfassung, während Versorgungsunternehmen die realen Daten am Rande des Netzes für die Modellierung, die Bestätigung der Nachfrage und die Gestaltung von Anreizen nutzen können.