Prozessautomatisierung 4 | 18

Ein Biohof wird smart

ABB-Energiemanagementsystem steuert Erzeuger und Verbraucher in Echtzeit

Landwirt Josef Eldracher setzt auf Digitalisierung: Sein Milchhof im Allgäu wandelt sich zur „Smart Farm“. Dazu verknüpft ein Energiemanagementsystem von ABB sämtliche Erzeuger und Verbraucher des Betriebs und steuert sie in Echtzeit. So kann der Biobauer nicht nur seine Betriebskosten senken, sondern auch am nationalen Energiehandel teilnehmen.

Seine Kühe lässt Josef Eldracher bereits seit Jahren von einem Melkroboter melken und auch ihre Fütterung ist mit modernster Technik automatisiert. Dank der maschinellen Helfer hat der Biobauer mehr Zeit für andere Aufgaben rund um das Wohl seiner Tiere. Auch in Sachen Energieversorgung setzt der Hof aus Gnadenberg bei Immenstadt im Allgäu auf Nachhaltigkeit und Innovation. Drei Photovoltaikanlagen mit einer Nennleistung von zusammen 120 kWp erzeugen Solarstrom, den Familie Eldracher in Betrieb und Haushalt teilweise auch selbst nutzt. An sonnenreichen Tagen wandelt eine Power-to-Heat-Anlage mit Warmwasserspeicher überschüssige elektrische Energie in Wärme um. Doch damit nicht genug: Der Familienbetrieb setzt weiter konsequent auf Fortschritt. Derzeit entwickelt sich der Allgäuer Biohof zur „Smart Farm“. Dazu beteiligt sich Josef Eldracher an einem Pilotprojekt, das der örtliche Energieversorger Allgäuer Überlandwerk GmbH (AÜW) aus Kempten mit ABB und dem Landtechnikhersteller John Deere gestartet hat. Dabei sollen die verschiedenen elektrischen Erzeuger und Verbraucher des Betriebs intelligent miteinander vernetzt werden. Das Projekt gehört zur von der deutschen Bundesregierung geförderten Initiative „3connect“, bei der es darum geht, die drei Sektoren Energie, Elektromobilität und IT stärker zu integrieren.

Glückliche Hühner: Biolandwirtschaft und moderne Technik sind kein Widerspruch.
Das automatische Melksystem hat sich bewährt. Es verschafft Josef Eldracher mehr Zeit für andere Aufgaben auf dem Hof.

Hybridtraktor als flexibler Verbraucher eingebunden
Daher werden künftig auch der Prototyp eines Plug-in-Hybridtraktors mit Wechselbatterie, den John Deere zur Verfügung stellt, sowie eine E-Ladestation ins intelligente Netz eingebunden. Auch ein Batteriespeicher kommt hinzu, damit der Betrieb seinen Eigenversorgungsanteil beim Strom steigern und die Energiekosten senken kann. Zum landwirtschaftlichen Microgrid gehören außerdem die drei Photovoltaikanlagen der Eldrachers, diverse Krananlagen, die Kühlung des Milchtanks nebst elektrischem Rührwerk, der Warmwasserspeicher und die Heubelüftung. Herzstück des Pilotprojekts bildet ein Energiemanagementsystem (EMS) auf der Basis von ABB Ability Energy Optimization, das alle elektrischen Erzeuger und Verbraucher in Echtzeit überwacht, steuert und ihren Betrieb optimiert. Für Josef Eldracher liegen die Vorteile des Smart-Farm-Ansatzes auf der Hand: „Durch den optimierten Anlagenbetrieb werden meine Betriebskosten deutlich sinken. Ich kann einen größeren Anteil des Solarstroms selbst verbrauchen und bin jederzeit über die Energieerzeugung und meinen Verbrauch informiert.“

„Ich kann einen größeren Anteil des Solarstroms selbst verbrauchen und bin jederzeit über die Energieerzeugung und meinen Verbrauch informiert.“

Impressionen vom Biohof – dem Kälbchen scheint die Milch zu schmecken.

Produktion und Nachfrage optimiert
Ausgangspunkt des ABB-Energiemanagements ist der Gesamtlastbedarf des Biohofs für den betreffenden Optimierungszeitraum. Mit diesem Eingabewert und auf der Basis von Mess- und Vorhersageinformationen, etwa Wetterdaten und -prognosen, optimiert die ABB Ability-Lösung das Gesamtsystem. Dies erfolgt dreistufig als Day-Ahead-, Intraday- und Echtzeit- Optimierung. Dabei gewährleistet das Energiemanagement, dass sowohl der Energiebedarf einschließlich aller Randbedingungen erfüllt als auch Aufwände und Erzeugungskosten minimiert werden. Josef Eldracher kann das System über seine Benutzerschnittstelle überwachen sowie technische und wirtschaftliche Restriktionen eingeben. Das EMS aktualisiert im Minutentakt die Fahrpläne der Erzeugungsanlagen für die kommenden 24 Stunden, passt die Steuerungssollwerte an und meldet Flexibilitäten, also Stromüberschüsse und -fehlmengen. Zudem werden stündlich die aktuellen Vorhersagen für die Last und die Stromerzeugung geladen. Die Anlagenfahrpläne enthalten Energie pläne für jede einzelne Komponente, die mit dem Energieerzeuger für den optimierten Day-Ahead- Handel ausgetauscht werden. Nach Deckung des prognostizierten Lastbedarfs werden Überschüsse zunächst dazu genutzt, die Gesamterzeugungskosten zu minimieren. Restliche Überschüsse fließen dem nationalen Energiemarkt zu. Dazu meldet das System die Daten an den Energiehändler und berücksichtigt dessen Empfehlungen. Das System ermittelt auf der Basis des Strompreises, wann es Solarstrom verkaufen und wann es ihn zwischenspeichern soll. Die Möglichkeit, am Energiehandel teilzunehmen, ist für den Biobauern Josef Eldracher sehr attraktiv: „Durch den Zugang zum nationalen Energiemarkt kann ich zusätzliche Erlöse generieren.“

Hightech im Stall: Daniel Gerbracht zeigt Josef und Andreas Eldracher (v. r.) das Energiemanagementsystem auf dem Tablet.

„Durch den Zugang zum nationalen Energiemarkt kann ich zusätzliche Erlöse generieren.“