Einführung in das Mikronetz der NCU und das Weiße Energiehaus
Die National Central University (NCU) setzt sich für die Weiterentwicklung nachhaltiger Energielösungen ein. Über ihr Hydrogen Energy Research Center (HERC) hat die NCU einen hochmodernen Mikronetz-Demonstrationsstandort und das „White Energy House“ als Reallabore für erneuerbare Energien, Energiemanagement und Null-CO₂-Gebäudetechnologien entwickelt.
Mikronetz-Demonstration an der NCU
Systemarchitektur & Motivation
Seit 2018 hat das Forschungsteam der NCU schrittweise einen Mikronetz-Demonstrationsbereich auf dem Campus aufgebaut, um fortgeschrittene Forschung zu Lastverteilung, Energieaustausch und resilientem Netzbetrieb durchzuführen.
Anders als herkömmliche Mikronetze, die entweder im Inselbetrieb (vom Netz getrennt) oder im netzgekoppelten Betrieb arbeiten, geht das System der NCU weiter und entwickelt vernetzte (miteinander verbundene) Mikronetze. Bei einem Netzausfall können mehrere Mikronetz-Einheiten Energie austauschen, was die Resilienz erhöht und den autarken Betrieb verlängert.
Das System integriert:
− Photovoltaik (ca. 82 kW)
− Ein Brennstoffzellensystem (~20 kW)
− Ein Lithium-Ionen-Batteriespeichersystem (~110 kWh)
− Intelligentes Energiemanagement und Einsatzsteuerung über mehrere Mikronetze hinweg
Damit kann der Demonstrationsstandort in bestimmten Betriebsarten als autarkes Netz der 100-kW-Klasse mit 100 % erneuerbarer Versorgung fungieren.
Schlüsseltechniken & Fähigkeiten
Zu den in dieser Demonstration entwickelten und getesteten Kerntechnologien und Regelstrategien gehören:
1. Konverterarchitekturen und Regelalgorithmen für die Leistungsteilung die den Energieaustausch zwischen Mikronetzen ermöglichen
2. Interne Koordination erneuerbarer Erzeugung und Lastabwurfstrategien
3. Energiemanagement und Optimierung der Betriebskosten
4. Leistungsregelung zwischen Mikronetzen und Netzqualitätskontrolle
5. Dynamische Modelle und Regelung von Brennstoffzellensystemen
6. Prognose erneuerbarer Erzeugung und Bedarfsvorhersage
7. Intelligente Einsatzplanung von Mikronetzen in Abstimmung mit dem Hauptnetz
Durch die koordinierte Regelung mehrerer Mikronetze und des Versorgungsnetzes ebnet die Demonstration der NCU den Weg, einen hohen Anteil verteilter erneuerbarer Energien bei gleichbleibender Stabilität und Resilienz in größere Energiesysteme zu integrieren.
Anwendungen außerhalb des Campus: ländliche Mikronetze
Über den Campus hinaus hat die NCU Mikronetzanwendungen auf ländliche und katastrophengefährdete Regionen ausgeweitet. In Zusammenarbeit mit Ming Hsin Energy Co. wurde beispielsweise ein Mikronetzsystem installiert bei der Verwaltungsstelle von Xiayun Li im Bezirk Fuxing als Teststandort für die Notstromversorgung in Katastrophenszenarien.
Dieses ländliche Mikronetz nutzt Solar + Speicher + intelligentes Management, um während Ausfällen die grundlegende Versorgung (Beleuchtung, Kommunikation usw.) sicherzustellen und damit die Ziele „keine Sorge um Strom“, „Selbsthilfe im Notfall“ und „Unterstützung des Tourismus“ zu erfüllen.
Ein kleineres Mikronetz ist zudem an der Yisheng-Grundschule in der Region installiert und versorgt Überwachung, Rundfunk und Notlasten.
Durch diese realen Installationen zeigt die NCU die Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit von Mikronetztechnologien über den Campus hinaus.
White Energy House (White Energy Villa) — ein Schaufenster für intelligentes grünes Bauen
Überblick & Zweck
Das „White Energy House“ befindet sich auf dem Campus der NCU (im Gebiet Chungli, am Doppelhang nahe dem Sportplatz) und besteht aus zwei wiederaufbereiteten 40-Fuß-Seecontainern, die als 18-Ping (≈ 60 m²) großer Prototyp eines intelligenten Wohnhauses eingerichtet sind. Es ist als Haushalt für 2 Personen mit einem täglichen Lastbedarf von ~10 kWh konzipiert und integriert drei zentrale Energiebereiche:
− Erzeugung (創能) über Dach-Photovoltaik
− Speicherung (儲能) über Batteriesysteme
− Energieeinsparung (節能) durch Hochleistungsmaterialien, intelligente Beleuchtung, intelligente HLK-Technik und Gebäudeenergiemanagementsysteme (BEMS)
Das White Energy House dient als Bildungs- und Demonstrationsstandort für Studierende, Industriepartner, lokale Gemeinden und Besucher — es zeigt integrierte Technologien für erneuerbare Wohngebäude, Steuerung, Monitoring und Leistungsbewertung.
Technische Highlights
Zu den besonderen Merkmalen und Technologien des White Energy House gehören:
− Fortschrittliche Wärmedämmung und Gebäudehüllenmaterialien zur Reduzierung von Heiz- und Kühllasten
− Intelligente Beleuchtung und energieeffiziente Geräte
− Echtzeit-Energiemonitoring (Erzeugung vs. Verbrauch) über Apps und Web-Oberflächen
− Integration in Mikronetz-Steuerung und Einsatzlogik
− Modulares Design für künftige Erweiterungen (z. B. Wasserstoffsysteme)
Seit seiner Einweihung hat das White Energy House über 1.500 Besucherinnen und Besucher aus mehr als 50 Einrichtungen angezogen.
Der Standort ist für Führungen geöffnet (nach Vereinbarung; Besuch kostenlos) und dient als praktische Ausbildungsstätte für Studierende, Lehrkräfte und die Öffentlichkeit.
Synergien in Forschung & Innovation
Das White Energy House ist eng mit den übergreifenden Energieforschungszielen des HERC verbunden, darunter Wasserstofferzeugung, Brennstoffzellenintegration und Optimierung erneuerbarer Energiesysteme.
Zum Beispiel:
− Das Team entwickelt Wasserelektrolyseure mit Anionenaustauschmembran (AEMWE) für eine effiziente Wasserstofferzeugung, um Energiespeicherung und Wasserstoffintegration weiter zu ermöglichen.
− Forschende arbeiten zudem an elektrochemischen Systemen und Festoxid-Brennstoffzellen mittlerer Temperatur, die zur hocheffizienten Umwandlung an erneuerbare Systeme gekoppelt werden.
− Die im Campus-Mikronetz entwickelten Regelalgorithmen, KI-basierten Planungswerkzeuge und Energiemanagement-Tools sollen mit Daten aus dem White Energy House getestet und verfeinert werden.
Bedeutung & Wirkung
− Demonstration & Bildung: Der Mikronetzstandort und das White Energy House dienen als reale Plattformen für Lehre, Öffentlichkeitsarbeit und die Ausbildung künftiger Ingenieurinnen und Ingenieure.
− Technologievalidierung: Die Integration von erneuerbarer Erzeugung, Speicherung, Gebäudesystemen und Energiesteuerung in einer realen Umgebung ermöglicht iteratives Testen und Verfeinern.
− Resilienz & Netzunterstützung: Die vernetzte Mikronetzarchitektur ermöglicht Energieaustausch, Inselfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Netzstörungen.
− Skalierbarkeit & Erweiterung: Erkenntnisse aus dem Campus-Einsatz werden auf ländliche und netzferne Gemeinden übertragen und ermöglichen Katastrophenhilfe sowie Energieautonomie.
− Forschungsintegration: Die enge Kopplung mit Wasserstoff-, Brennstoffzellen- und intelligenten Steuerungssystemen unter dem HERC schafft ein umfassendes Forschungsökosystem.
− Brücke zwischen Politik & Industrie: Die Demonstrationsprojekte dienen als Testfelder für Industrieprodukte, Politikerprobungen und die Einbindung der Öffentlichkeit auf Taiwans Weg zur Netto-Null.