BEMS steht für „Balkonkraftwerks-Energie-Management-System in datenarmen Umgebungen“. Das Forschungsprojekt entwickelt intelligente Energiemanagementsysteme für kleine Photovoltaikanlagen (Balkonkraftwerke), um den Eigenverbrauch von Solarstrom zu optimieren – entweder mit wirtschaftlichem Fokus oder zur Maximierung der Autarkie. Im Mittelpunkt steht der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) auf kostengünstiger Embedded-Hardware, die auch ohne umfangreiche historische Daten zuverlässige Entscheidungen treffen kann. Das Projekt wird im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert und gemeinsam mit dem Industriepartner fothermo System AG umgesetzt.
Balkonkraftwerke ermöglichen es privaten Haushalten, einen Teil ihres Strombedarfs selbst zu decken. Da die Stromerzeugung jedoch von Wetter und Tageszeit abhängt und der Energieverbrauch im Haushalt schwankt, entstehen häufig Energieüberschüsse. Diese werden meist nur mit geringer oder gar keiner Vergütung in das öffentliche Stromnetz eingespeist, wodurch das wirtschaftliche Potenzial der Anlagen häufig nicht ausgeschöpft wird.
BEMS verfolgt das Ziel, durch Integration von elektrischen und thermischen Energiespeichern diese Energie intelligent zu verteilen und möglichst innerhalb des eigenen Haushalts zu nutzen. Dadurch werden sowohl die Wirtschaftlichkeit von Balkonkraftwerken als auch ihr Beitrag zur Energiewende verbessert.
Ein Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Entwicklung KI-basierter Algorithmen für datenarme Umgebungen. Im Gegensatz zu klassischen Energiemanagementsystemen stehen bei der Inbetriebnahme häufig nur wenige oder gar keine historischen Verbrauchs- und Erzeugungsdaten zur Verfügung. BEMS entwickelt deshalb intelligente Algorithmen, die bereits unter diesen Bedingungen energieoptimierte Entscheidungen treffen und sich kontinuierlich an das Nutzungsverhalten der Anwenderinnen und Anwender anpassen.
Die entwickelten KI-Algorithmen werden direkt auf kostengünstiger Embedded-Hardware ausgeführt. Dadurch können Energieflüsse lokal, schnell und datenschutzfreundlich verarbeitet werden, ohne auf eine permanente Cloud-Anbindung angewiesen zu sein.
Intelligente Speichersteuerung
Der Batteriespeicher wird mit überschüssigem Solarstrom oder bei günstigen dynamischen Stromtarifen geladen, anstatt überschüssige Energie mit geringer Vergütung in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen.
Optimierte Energienutzung
Die Warmwassertemperatur wird unter Berücksichtigung von Nutzerkomfort, Wärmeverlusten sowie hygienischen Anforderungen wie Kalk- und Legionellenbildung energieoptimiert geregelt.
Lernfähiges Energiemanagement
Das System lernt das individuelle Verbrauchsverhalten sowie die Präferenzen der Nutzerinnen und Nutzer kennen und passt die Verteilung der Energieflüsse kontinuierlich daran an.
Das Projekt BEMS wird von einem Team am IKT der Technischen Hochschule Ulm durchgeführt. Die Forschenden entwickeln innovative Methoden aus den Bereichen KI, Embedded Systems und Energiemanagement, um intelligente, wirtschaftliche und einfach nachrüstbare Lösungen für den Einsatz von Balkonkraftwerken im privaten Haushalt zu schaffen.
Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit der Fothermo System AG durchgeführt. Das Unternehmen entwickelt einen Plug-and-Play-Heizstab zur Warmwasserbereitung, der sich einfach in bestehende Systeme integrieren lässt und überschüssigen Photovoltaikstrom gezielt in thermische Energie umwandelt. Diese Technologie dient als praxisnahe Plattform zur Entwicklung und Erprobung der im Projekt entwickelten Energiemanagementverfahren.
