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 Energieversorgern dabei zu helfen, die Speicherung und Übertragung von Energie, die aus Photovoltaikzellen und anderen alternativen Energiequellen gewonnen wird, zu optimieren und zu standardisieren. Das Ergebnis: eine intelligentere, effizientere Art und Weise, die Nutzung von 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, was ihn anfälliger für Schwankungen der Ölpreise und der Verfügbarkeit macht. Aber die Hawaiianer haben eine bessere Zukunft vor Augen, eine, 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/Geschäftsführender Gesellschafter, ist die Lösung von E-GEAR eine Antwort auf die Herausforderungen der Solarenergie, mit denen Hawaii und andere Staaten konfrontiert sind. "Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen unterliegt die Erzeugung erneuerbarer Energien gewissen Schwankungen", sagte er. "Es kann so einfach sein, dass der Wind abflaut oder die Wolken vorbeiziehen und die Energie, die eine Photovoltaikzelle erzeugen kann, abnimmt. Dies führt dazu, dass Hunderte oder Tausende von Haushalten und Unternehmen Energie in unvorhersehbaren Mengen und zu unvorhersehbaren Zeiten in das Netz einspeisen oder aus diesem 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 Energien 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, entwickelte E-GEAR den proprietären Energy Management Controller (EMC). 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, und verwaltet anschließend die Abgabe dieser Energie an das Haus oder zurück an das Stromnetz in der von den Energieversorgern gewünschten gleichmäßigen, kontrollierten Weise.

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

Mit dieser Glättungsfunktion können ganze Stadtteile als dezentrale Erzeugungs- und Speicherquellen für den Stromversorger fungieren. Dies reduziert den Bedarf des Versorgungsunternehmens an überschüssiger Erzeugungskapazität und Spannungsschwankungen im Netz. "Konkurrierende Systeme verfügen nicht über die neuartige Fähigkeit des EMC, den Energieexport in das Versorgungsnetz zu glätten und es dem Versorgungsunternehmen zu ermöglichen, den Hausexport zu steuern, um den Energiebedarf in Echtzeit zu decken", so Steve Godmere, Mitbegründer/Managing Partner.

 

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, die Produktanforderungen zu formalisieren und die Hard- und Software zu entwerfen, die diese Anforderungen erfüllt. "Nach den Whiteboard-Sitzungen, in denen wir die Kompromisse der verschiedenen Möglichkeiten 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 die Expertise von Digi besonders wertvoll.

"Insbesondere umfasste unsere Kommunikationsstrategie Mobilfunk, Wi-Fi, Ethernet, RS-485, USB und Zigbee-Verbindungen. Die Berater von Digi haben uns mit ihrem Fachwissen im Bereich Wireless, Softwareentwicklung und Hardwaredesign bei der Markteinführung dieses Produkts unterstützt."

"Wir waren in der Lage, 12 Alpha-Einheiten bereitzustellen, die in nur 15 Wochen voll funktionsfähige Prototypen waren", sagt Josh Jaeger, Direktor von Digi WDS. "Wir haben den Steuerungsalgorithmus 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 das EMC das eingebettete Prozessormodul von Digi, die Digi ConnectCard™ für i.MX28, nutzt, beschleunigte ebenfalls die Hardware- und Softwareentwicklung."

Digi arbeitete auch mit einem der Hersteller ihrer Batteriespeichersysteme zusammen, um deren bestehendes Wechselrichterprodukt so zu modifizieren, dass es den streng kontrollierten Export von Energie zurück 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, Steuerung 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.