Welche Auswirkungen hat die voranschreitende Installation von Photovoltaikanlagen? Welche Veränderungen kommen auf das elektrische Verteilnetz zu? Dieser Weiterbildungskurs ist auf solche Fragestellungen ausgerichtet. Im Fokus stehen dabei technische und wirtschaftliche Aspekte, die zur Erhöhung des selbst genutzten Anteils des lokal erzeugten Solarstroms beitragen.

Die Absolventinnen und Absolventen erwerben sowohl theoretische Grundlagen als auch praktische Fähigkeiten in den folgenden Bereichen:

• Photovoltaik (PV), Grobplanung Anlagen, Potenzialanalyse der Stromerzeugung auf Gebäuden
• Batteriespeicher und PV-Inverter mit Batteriesystemen
• Analyse und Optimierung der Eigenbedarfsdeckung
• Grundlagen Stromnetze, Smart Grid und Stabilität bei hoch fluktuierender Erzeugung
• Bewirtschaftungskonzepte des Smart Grid; Stakeholder, Geschäftsmodelle
• Trends und Visionen vom Stromnetz der Zukunft mit stark dezentralem Charakter

Der «WBK Solarstromerzeugung, Speicherung und Eigennutzung in optimierten Stromnetzen» ist modular aufgebaut und besteht aus 3 Modulen.

Der Aufbau folgt dem Pfad der dezentralen Energieversorgung beginnend am Gebäude hin ins Stromnetz. Aus diesem Grund wird im Modul 1 zuerst mit dem typischen Strombedarf von Gebäuden gestartet, gefolgt vom Erzeugungspotenzial gängiger Photovoltaik-Module auf Dächern bzw. von PV-Fassadenelementen. Um den Anteil des erzeugten und zugleich im Haushalt verbrauchten Solarstroms zu steigern, werden danach die gängigen technischen Lösungen wie Wärmenutzung über Wärmepumpe bzw. die kostenintensivere Variante der Speicherung des Stroms in einer Batterie behandelt. In Laborübungen werden Messungen an realen netzgekoppelten Photovoltaik-Anlagen auf dem Dach des Instituts für Energiesysteme und Fluid-Engineering (IEFE) absolviert. In zwei weiteren Indoor-Laborübungen wird das Laden und Entladen von Lithiumbatterien als Baugruppe, aber auch in kommerziellen Kompaktsystemen PV-Inverter mit integriertem Batteriesystem studiert. Dabei wird bei letzterem der reale Stromfluss am Gleichspannungseingang des Wechselrichters durch PV-Generatoren im Labor nachgebildet.

Die Herausforderungen und die Optimierung der Verteil- und Übertragungsnetze bei steigendem Anteil fluktuierender, dezentraler Stromproduktion ist Thema des 2. Moduls. Nach der Behandlung der Grundstrukturen und Komponenten dieser Netze wird auf die Grundzüge der elektrotechnischen Analysemethoden eingegangen, so wie sie in gängigen kommerziellen Software-Tools zum Einsatz kommen. Zudem werden typische Fallbeispiele behandelt. Die Methoden und Prinzipien der Steuerung bzw. Regelung der Netze bilden dabei die Basis, um die mögliche Verletzung von Stabilitäts-Kenngrössen zu verifizieren.

Im abschliessenden Modul 3 werden die bestehenden und neuen Bewirtschaftungskonzepte dieser Netze behandelt. Die Gruppe der involvierten Stakeholder könnte sich in Zukunft verändern, wenn neue Geschäftsmodelle zwischen Endkunden, Verteilnetzbetreiber und weiteren Akteuren entstehen. Dieses mögliche zukünftige Angebot am elektrischen Hausanschlusspunkt wird der Endkunde einer möglichen, selbst vorangetriebenen Erhöhung des Eigennutzungsanteils (siehe Modul 1) gegenüberstellen. Den Abschluss dieses Weiterbildungskurses bildet die Fragestellung, welche Visionen und Geschäftsbeziehungen künftig zwischen Endkunde (Haushalt, KMU, Geschäft oder Fabrik) bzw. Energieversorgern und externen Anbietern von erneuerbaren Stromerzeugern möglich sein könnten.

Modul 1: Photovoltaik und Batteriespeicher

• Strombedarf von typischen Gebäuden; Beispiele von Eigennutzung Strom/Wärme
• PV-Potenzial der Gebäude
• PV Zell- und Modul-Technologien, Performance
• Komponenten von PV-Hauskraftwerken
• PV-Inverter zur Netzkopplung; Steuerung von Wärmepumpen
• Laborübung 1: ?Outdoor netzgekoppelte PV-Anlage? ZHAW Dach, Modul IV Kennlinie, Abschattung
• Typen von kommerziellen Batteriespeichern
• Lade/Entlade Charakteristik Lithium
• Laborübung 2: Laden/Entladen Li-Zelle
• Aufbau kommerzieller PV-Systeme mit Batteriespeicher
• Laborübung 3: Laden/Entladen kommerzieller PV-Batteriespeicher EFH
• Kosten PV-System; Lastflusssimulationen für PV und Batterie, Jahreszyklen und Kostenprognosen, Eigennutzungsgrad

Modul 2: Smart Grid ? Intelligente Energienetze der Zukunft

• Vom Hausanschluss ins Verteilnetz
• Grundlagen der Analyse elektrischer Stromnetze; Software Tools: Neplan etc.
• Komponenten der Verteil- und Übertragungsnetze
• Spannungshaltung im Verteilnetz
• Steuerung PV-Inverter/Batterien
• Modelprojekt: ABB-EKZ Batterie in Dietikon
• Vom Verteil- ins Übertragungsnetz
• Stabilität des transnationalen europäischen Stromnetzes
• Internationale Trends zum Smart Grid

Modul 3: Bewirtschaftungskonzepte

• Welche übergeordneten Visionen und Energiestrategien leiten die Entwicklung von dezentralen Energiesystemen?
• Welche dezentrale Energiesystem-Lösungen können unterschieden werden (Prosumer-Lösungen, Microgrids, Virtuelle Kraftwerke)?
• Wie und von wem werden diese Systeme umgesetzt? Wer sind die Stakeholder?
• Welches sind die Vor- und Nachteile verschiedener Konzepte?
• Unter welchen Voraus­setzungen sind welche Lösungen attraktiv?
• Welche Geschäftsmodelle können unterschieden werden?

Die Zulassung zum «WBK Solarstromerzeugung, Speicherung und Eigennutzung in optimierten Stromnetzen» setzt grundsätzlich einen Hochschulabschluss (HTL, Fachhochschule, ETH oder Universität) voraus. Es können aber auch technisch interessierte Praktikerinnen und Praktiker mit vergleichbarer beruflicher Kompetenz zugelassen werden. Grundkenntnisse im Gebiet der Elektrotechnik werden vorausgesetzt.

Dieses Weiterbildungsangebot richtet sich an Fachpersonen, die

• bei einem der ca. 500 elektrischen Energieversorger der Schweiz arbeiten und dort mit den Herausforderungen der Energiewende und Smart Grid beschäftigt sind. Dies sind typischerweise Elektroingenieure und Techniker bzw. Personen im Marktbereich oder bei der Endkunden-Betreuung.
• in Photovoltaik-Firmen als Planer von Photovoltaik-Anlagen aktiv sind.
• in der Baubranche als Architekten, Haustechniker, oder Facility Manager für Nachrüstungsfragen zuständig sind.
• als Energieberater oder Mitarbeiter der öffentlichen Hand in der Verwaltung, in Ämtern, bei Banken, Finanzdienstleistern oder bei Versicherungen tätig sind.

Kursprogramm