Vom Wandel der Energiewirtschaft

The smarter E 2019

Energiemanagement, Energiedienstleistungen, Energieservices und die Energieversorgung sind Themen, in denen die Solarunternehmen ein breites Wachstumsfeld sehen. Die auf der The smarter E besprochenen Themen wachsen damit weit über die Photovoltaik und die Nutzung von Batteriespeicher hinaus – so das kurze Fazit zum Fachmesseverbund. Die Zahlen deuten wieder auf Wachstum 1.354 Aussteller (2018: 1.177), 100.000 m2 Ausstellungsfläche (2018: 86.000 m2) und rund 50.000 Besucher (2018: 47.000) sind ein gutes Zeichen.

Die vier Energiefachmessen Intersolar Europe, ees, Power2Drive Europe und EM-Power zeigten sich im Mai 2019 mit einem breiteren Themenmix und zahlreichen Diskussionsforen rund um eine moderne und saubere Energiewirtschaft. Immer stärker macht sich die Sektorenkopplung bemerkbar. Gerade zwischen PV-Strom, Batterietechnik als Kurzzeitspeicher und der Wasserstofftechnologie als Langzeitspeicher zeigen sich interessante Ansätze für die Energieversorgung der Zukunft. Dazu muss die PV-Installation aber noch wesentlich ausgebaut werden. Fläche steht ausreichend zur Verfügung, werden doch noch immer rund 80 % der zur Verfügung stehenden Dachflächen nicht solar genutzt.

Von der klassischen Photovoltaik und …

Neue Materialien können in der Photovoltaik die Kosten weiter senken und den Ertrag über die bisher erreichten 24 bis 26 % von marktüblichen Silizium-Solarzellen weiter steigern. Zu diesen Materialien gehören metallorganische Perowskite (CaTiO3), die in der Form von Tandemsolarzellen Wirkungsgrade von über 35 % ermöglichen sollen. Einen Ansatz hierzu fanden Wissenschaftler des Karlsruher Institut für Technologie (KIT), den sie in der Zeitschrift „Advanced Energy Materials“ veröffentlichten. Die Herausforderung liegt nun darin, ein passgenaues Absorptionsspektrum herzustellen, um den Ertrag in der Perowskit-Solarzelle zu steigern und gleichzeitig ausreichend Licht durchzulassen, um auch in der unteren Solarzelle einen hohen Ertrag zu erzielen.

Weiterhin ist eine langfristige Sicherstellung des Stromertrags aus der Photovoltaik von Bedeutung. Damit gehört nicht nur die Pflege der Photovoltaikanlagen, wie sie etwa Reinigungsroboter ermöglichen, sondern auch ein fundiertes Wissen über die Anlageneigenschaften, welches über Ertragsprognosen erzielt werden kann, zu den wesentlichen Faktoren einer PV-Anlage. Bei einer Investition von rund 150 Mrd. € weltweit in die Photovoltaik sollten die Erträge zuverlässig prognostiziert werden können, um klare Aussagen über die „Stromernte“ zu ermöglichen. Hier besteht nach wie vor Forschungsbedarf. So müssen bei PV-Anlagen mit kristallinen Photovoltaikmodulen jährliche Leis­tungs­ver­luste von 0,5 bis 1,0 % berücksichtigt werden. Dabei können die Werte von Modultyp zu Modultyp durchaus sehr stark voneinander abweichen, wie der TÜV Rheinland bekanntgab. Dieser bietet daher Energieertrags- und Ertragsbewertungsmessungen nach STC (Standard Test Conditions), also bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m2, einer Luftmasse AM von 1,5 und einer Zelltemperatur von 25 °C, an, das in der Vergabe eines Labels – des Energy Yield Label – mündet und so eindeutige Aussagen über die Ertragserwartungen gibt. Dabei ist das Design des Labels an die bekannten Energielabel, wie sie von der Weißen Ware bekannt sind, angelehnt. Die Skala umfasst sieben Leistungsklassen von E bis A++ und ist für die vier Referenzklimate Mäßiges Klima, Halbwüstenklima, Wüstenklima und Tropisches Klima verfügbar. Damit wird die Eignung eines Modultyps für ein geeignetes Klima transparent.

Wechselrichter erleben durch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, die weit über die Umwandlung von solarem Gleichstrom hinausreichen, eine Innovationsdynamik, die auf der Messe in vielfältigen Ausprägungen zu erkunden war. Die Wechselrichter sind Multitalente, die die Stromumwandlung nicht nur durchführen, sondern auch analysieren. Zudem steuern sie Solarstrings und -batterien sowie Power-to-Heat- oder „Smart Home“-Lösungen und die Beladung von E-Fahrzeugen.

Bei Steca erhalten die Wechselrichter, bis auf den „Flex XL“, ein neues Gehäuse entsprechend dem „Coolconcept Flex“ verpasst. Damit wird die Produktlinie vereinfacht, erhält einen IP65-Schutz für den Innen- und Außeneinsatz und ist doch so einfach zu montieren, wie bisher, wie man bei Steca betont. Bei Kaco new energy wurde vermeldet, dass Siemens dessen String-Wechselrichtergeschäft übernimmt.

… Speicherlösungen ...

Inzwischen sind in Deutschland nach Angaben des Bundesverbands Solarwirtschaft (BSW-Solar) rund 130.000 Solarstromspeicher installiert, von denen rund 30 % im letzten Jahr eingebaut wurden. Dabei werden die Technologien vielfältiger und bieten unterschiedliche Eigenschaften, wie auf der Fachmesse deutlich wurde. Um einen Speicher dem Bedarf anpassen und erweitern zu können, oder bei nachlassender Leistung auszutauschen, sind einfache Lösungen gefragt. Daher müsse „der Austausch eines Speichermoduls den Charakter einer Wartung haben“, wie Detlef Neuhaus, Geschäftsführer von Solarwatt, im Rahmen einer Presserunde als Zielsetzung vorgab. Wenn bei einer Wartung einer Heizungsanlage ein einzelnes Teil ausgetauscht werden muss, wird dies in der Regel auch akzeptiert. Dieser Weg sollte beschritten werden.

Technologisch spannend ist die weiter wachsende Vielfalt an Speicherlösungen. Dabei gibt es neben den bekannten Blei- und Lithium-Ionenspeichern zunehmend auch weitere Lösungen: So erhielt die Enerox GmbH einen ees-Award für den Speicher „CellCube FB500-2000“, der mit Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRF-Batterien) mit einem DC-Bereich von 1.000 V arbeitet.

Ads-tec bietet mit der HPC-Ladelösung eine batteriegepufferte Schnellladelösung für die Elektromobilität. Das „High Power Charging“-System ist ein Komplettsystem inklusive Umrichter, Steuerungstechnik und Klimatisierung mit einer Grundfläche von weniger als 1,5 m2 bei einer Leistungsfähigkeit von 320 kW. Wie bei einem WC-Spülkasten wird die Batterie langsam aufgeladen und entleert sich in einem Rutsch über die Schnellladesäule. Auf einer Säule ist eine DC-Ladeleistung von bis zu 320 kW möglich oder hälftig verteilt auf zwei „HDC-Dispenser“ genannte Ladesäulen bis zu jeweils 160 kW. Damit können mehrere 100 Kilometer Reichweite in wenigen Minuten geladen werden. Das System nutzt das bestehende Verteilnetz effektiv und ohne aufwendigen Netzausbau.

Auf den Einsatz natürlicher Materialien setzt das österreichische Unternehmen Bluesky Energy mit dem „Greenrock“-Salzwasser-Stromspeicher. Die Batterien, die modular von 5 bis 270 kWh zusammengestellt werden können, sind aufgrund einer geringen Energiedichte und einer damit verbundenen hohen Masse für stationäre Anwendungen, z.B. in Gebäuden, geeignet. Ihr großer Vorteil liegt in der Verwendung eines Salzwasser-Elektrolyten als natürlichem Material, das keine baulichen Einschränkungen beim Aufstellort bedingt. Das System wird bereits vielfach verwendet, so u.a. auf einem Bauernhof in Oberösterreich. Dort wurde ein netzgekoppeltes „Greenrock“-System mit 72 kWh im Verbund mit einer PV-Anlage aufgebaut, das bei einem Netzausfall als Notstromversorgung einspringt. In der Tierhaltung, wie auf diesem Hof, ist so die Klimatisierung und Beleuchtung auch bei Stromausfall sichergestellt.

Wie die Bedeutung der Stromversorgung in der Landwirtschaft steigt, erläuterte die DLG im Rahmen eines weiteren Presse­gesprächs. So müssen nicht nur die rund 165.000 tierhaltenden Betriebe im Rahmen der Sicherstellung des Tierwohls für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für Licht und Klima in den Ställen sorgen, sondern haben auch immer mehr elektrisch betriebene Maschinen in ihrem Fuhrpark. Gerade hier bietet sich aufgrund ausreichend zur Verfügung stehender Dächer eine Stromversorgung über Photovoltaik und eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) mit Batteriespeichern an. Haben Landwirte – sie betreiben 16 % der PV-Anlagen in Deutschland – vor wenigen Jahren PV-Anlagen als Investition angesehen, die sich über die Einspeisung rechnen sollte, bietet sich hier die Eigenstromnutzung heutzutage in besonderem Maß an. Da die alte Formel „Netzeinspeisung x Förderung für 20 Jahre“ nicht mehr gilt, ist es allerdings deutlich schwieriger geworden, PV-Konzepte zu erstellen und zu vermitteln. Dies betreffe nicht nur die Landwirtschaft, wie zu hören war. Generell gelten Konzepte zur regenerativen Energienutzung als erklärungsbedürftiger, da komplexer. Gerade hierin liegt die Herausforderung, für den jeweiligen Gebäudetyp ein passendes Energiekonzept mit regenerativer Stromversorgung zu entwickeln. Es bleibt also spannend. Das hat die Fachmesse The smarter E 2019 deutlich gezeigt und zugleich eine Vielfalt an Möglichkeiten und Chancen präsentiert, die angepasst an das jeweilige Projekt zur richtigen Lösung für ein Gebäude umgesetzt werden können.

 

… über Cloud- und Finanzierungslösungen …

Fronius hat ein Angebot ausgearbeitet, bei dem sich eine Photovoltaikanlage in den ersten zehn Jahren ihres Betriebs quasi selbst finanziert. „Lumina.PV“, eine PV-Anlage mit 5, 7 oder 9 kW wird auf dem Dach des Hausbesitzers installiert. Dieser zahlt über zehn Jahre die aktuellen monatlichen Stromkosten an Fronius und profitiert danach von den für ins Netz eingespeisten Strom erzielten Erlösen. Sollte der selbst erzeugte Strom einmal nicht ausreichen, steht mit „Lumina.Strom“ ein flexibler Ökostromtarif zur Verfügung. Zudem setzt das Unternehmen auf solar erzeugten Wasserstoff und hat mit „Solh2ub“ eine auf Elektrolyse basierende Wasserstofftankstelle aufgebaut.

Die „Q.Home“-Cloud der Hanwa Q Cells GmbH bietet Hausbesitzern mit Photovoltaikanlagen und Q.Cells-Speichern die volle Kontrolle über den eigenen Energieverbrauch. Mit dem dazugehörigen Manager können sie den Eigenverbrauch maximieren und etwaigen zusätzlichen Strombedarf über Q.Cells beziehen. Dieses als „Q.Energy“ bezeichnete Angebot, sichert Endkunden einen Strombezug, der zu 100 % aus regenerativen Energiequellen in Deutschland und Österreich stammt, und auch Kunden ohne eigene PV-Anlage angeboten wird.

Auch beim Solar-Großhändler Redpoint new energy gibt es mit der „new energy cloud“ eine entsprechende Lösung. Diese wurde als herstellerunabhängige Lösung vorgestellt. Bei einer Wahl der Best-Preis-Garantie wird genau das Paket abgerechnet, das für den Kunden am günstigsten ist, auch wenn sich der Stromverbrauch, z.B. durch den Kauf eines Elektroautos, ändert. Aufgrund der „Zero-Cost-Cloud“ wird auf unterjährige Abschläge verzichtet, denn die detaillierte Abrechnung kommt erst am Jahresschluss. Der bis dahin nicht verbrauchte Strom wird dem Kunden erstattet. Mit der Zusatzoption „SolHeat“ können die Cloudnutzer ihren überschüssigen Solarstrom zudem für die Heizung verwenden. 

Den eigenen Energiespeicher optimal nutzen und möglichst viel grünen Sonnenstrom vom Dach verbrauchen können – das verspricht eine Stromgemeinschaft. Seit Herbst 2018 kooperiert Varta mit dem norddeutschen Energieunternehmen EWE. In der Stromgemeinschaft „myEnergyCloud“ können private Photovoltaikanlagenbesitzer ihren selbst produzierten Strom wie ein Guthaben ansparen und günstig jederzeit wieder abrufen. Digitale Stromzähler und eine eigene App gestalten die Cloudnutzung einfach.

… bis zum Energiemanagement

Mit der regenerativen Strom­erzeugung in Gebäuden und der Integration von Lademöglichkeiten für E-Mobile wird die Planung der elektrotechnischen Anlagen und Systeme in Gebäuden im Rahmen der TGA weiter an Bedeutung gewinnen.

Dazu spielt auch das Energiemanagement eine immer wichtigere Rolle, ein Thema, auf das u.a. die Solare Datensysteme GmbH spezialisiert ist. Mit einer neuen Hardwaregeneration und einem neu aufgesetzten Onlineportal „Solar-Log Web Enerest 4.0“ werden dem Nutzer alle relevanten Informationen direkt auf einer Seite angezeigt. Dadurch wird z.B. eine Fehlersuche deutlich erleichtert. Eine kommende Ausbaustufe wird ein noch individueller einstellbares Dashboard ermöglichen, wie bei einem Gespräch am Messestand zu erfahren war. 

Ein Home Energy Management System (HEMS) hat auch Panasonic im Angebot, das zur Messe erstmals in Europa vorgestellt wurde. Dieser misst die Energieströme aus der PV-Anlage, des Solarstromspeichers und der Wärmepumpe und analysiert diese, um zu einer möglichst effizienten Energienutzung beizutragen. Die Anbindung weiterer Sensoren, wie z.B. eines IAQ-Sensors (Indoor Air Quality) zur Optimierung des Innenraumklimas, dienen einer Steigerung des Wohnkomforts.

Auch ABB setzt auf das Thema Energiemanagement. Gerade für Unternehmen, die auf ökologische Konzepte setzen, sei es sinnvoll, in Energiemanagementlösungen zu investieren. Ein hierzu genanntes Beispiel sind Brauereien, die mit einer Eigenstromversorgung über Photovoltaik den regenerativen Gedanken umsetzen, einen Eigenverbrauch von bis zu 85 % erzielen und so „grünes“ Bier anbieten können. Zudem rechnet sich die Investition in einem Zeitraum von drei bis fünf Jahren. Das zeigt ABB auch an eigenen Standorten, wie zuletzt mit dem Umbau eines Werkes zur energieautarken Fabrik Busch-Jäger in Lüdenscheid. Dabei spielen die Digitalisierung und ein Ener­gie­manage­ment in Echtzeit eine wesentliche Rolle, um aus vergangenen Daten (Verlauf), aktuellen Daten (Echtzeit) und Vorhersagewerten (Prognosen) für einen optimalen Energiefluss zu sorgen und Abweichungen aus zur Verfügung stehenden Ressourcen, z.B. Batteriespeichern, sofort auszugleichen.

Hier werden künftig Techno­logien wie Blockchain (die kryptografische Verkettung von Datenblöcken) eine wichtige Rolle spielen, um über dezentral verteilte Daten sicherzustellen, dass diese manipulationssicher übertragen werden. ABB hat gemeinsam mit dem italienischen Energiedienstleister Evolvere S.P.A. ein Pilotprojekt auf den Weg gebracht, um mithilfe der Blockchain-Technologie ein effizienteres Energiemanagement in „Smart Grid“-Umgebungen zu ermöglichen. Damit wird der Weg frei, digitale Lösungen durchgehend und zuverlässig von der Stromerzeugung bis zur -verteilung zu nutzen.

Start-ups und Podiumsdiskussion

Auffallend war der Gemeinschaftsstand Startups@TheSmarterE Europe in Halle C4. Hier erhielten Start-ups die Gelegenheit, sich mit Entscheidern, Investoren und Unternehmen zu vernetzen. Auf der Präsentationsfläche stellten junge Unternehmen neue Geschäftsmodelle und Technologien vor, mit denen sie den Wandel in der Energiebranche aktiv mitgestalten wollen.

Zahlreiche Foren, Dis­kussions- und Gesprächsrunden boten darüber hinaus einen Blick über den fachlichen Tellerrand hinaus. So wurden die politischen Rahmenbedingungen und die Frage, ob eine klimaneutrale Wirtschaft in den nächsten Jahren realisiert werden kann, intensiv diskutiert. Dass dabei die Bürger mit ihren Bedenken und Einwänden ernst genommen werden müssen, ist eine der Rahmenbedingungen, die zur Sprache kamen. 

Unter dem Titel „Zukunft der Energieversorgung – der Weg ist klar (?)“ diskutierten Jorgo Chatzimarkakis, Secretary General of Hydrogen Europe, Claus Wattendrup, Vice President Solar & Batteries bei Vattenfall, und Prof. Dr. Volker Quaschning, Professor für Regenerative Ener­gie­systeme an der HTW Berlin über die Wege hin zu einer künftigen Energieversorgung. So könnte ein ausgewogener Mix aus regenerativer Stromerzeugung aus Windkraft und Photovoltaik, Batteriespeichern als Kurzzeitspeicher und einer ergänzenden Wasserstofferzeugung aus Überschussstrom als Langzeitspeicher ein Weg sein, die Energieversorgung auf eine komplett regenerative Basis zu stellen. Da der Preis für Wasserstoff zu 80 % vom Strompreis abhängt, besteht durchaus Spielraum, hiermit künftig einen kostengünstigen Energieträger zu erhalten. Allerdings müssen dafür die Rahmenbedingungen geändert werden. Dies gilt in ähnlicher Weise für Speicher­systeme. Vom Flächenbedarf mit regenerativem Strom seien 2 % der Landesfläche Deutschlands für Windkraft und 1 % für Photovoltaik, von denen die Hälfte auf Dächer entfallen würde, wie Prof. Dr. Volker Quaschning ausführte.

Auch am Messestand von E3/DC zogen öffentliche Gesprächsrunden (zum Nachschauen unter https://www.youtube.com/watch?v=k0g6VK8xbKs, ca. 7 h lang) zahlreiche Besucher an; so diskutierten der Journalist Franz Alt, der Wissenschaftler Dr. Ernst-Ulrich von Weizsäcker und E3/DC-Geschäftsführer Dr. Andreas Piepenbrink zum Thema „Wir schaffen den Wandel.“

Fazit

Neben diesem positiven Ausblick gibt es immer noch zahlreiche Hindernisse. So erhält die gebäudeintegrierte Photovoltaik immer noch zu wenig Aufmerksamkeit im Bauwesen. Auch wenn z.B. Avancis mit „Skala“ ein auffälliges Glas-/Glas-Modul für Solarfassaden in Form einer fast 12 m langen, begehbaren Sonderkonstruktion präsentierte. Mehr solcher Lösungen sind wünschenswert. Denn gerade in der gebäudeintegrierten Photovoltaik können die Vorteile einer ortsnahen Stromerzeugung, -speicherung und -nutzung künftig noch deutlicher und nachhaltiger ausgespielt werden. Letztlich wird eine weitere Verbreitung der Solararchitektur und eine gelungene gebäudeintegrierte Photovoltaik nur dann erfolgen, wenn Ästhetik und Funktionalität gut aufeinander abgestimmt sind. Man darf sich also auf neue Produkte, spannende Gespräche und Innovatio­nen auf der nächsten The smarter E freuen, die vom 17. bis 19. Juni 2020 in München stattfinden wird.

Info

Award-Verleihung auf der The smarter E

Innovative Kraftwerke zur nachhaltigen Energieversorgung und effiziente Energiespeicher sind die diesjährigen Gewinner des zum zweiten Mal verliehenen The smarter E-Awards. In der Kategorie „Outstanding Projects“ überzeugten die BayWa r.e. renewable energy GmbH, die mondas GmbH und die Siemens AG. In der Kategorie „Smart Renewable Energy“ freuten sich die Axiotherm GmbH, SolarGaps und die Stäubli Electrical Connectors GmbH über die Auszeichnung.

Beim Intersolar-Award wurden Huawei Technologies Co., Ltd., Raycatch Ltd. und Zhejiang Jinko Solar Co., Ltd., ausgezeichnet.

Der ees-Award ging an die Blue Solutions SA für den Lithium-Metal-Polymer-Speicher „250/400 Rac“, der ohne Flüssigelektrolyt funktioniert und ohne Kühlung bis 105 °C betrieben werden kann; an die Enerox GmbH für Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRF) mit einem DC-Bereich von 1.000 Volt und an die Maschinenfabrik Reinhausen GmbH für einen variablen Speicherwechselrichter.

Info

Statement

„Unser Ziel war es, einen Ort zu schaffen, der die Innovationskraft und Dynamik der Branche bündelt – und das haben wir mit The smarter E Europe geschafft. Ein Jahr nach der Premiere ist sie heute Europas größte energiewirtschaftliche Plattform. Ein Hotspot, an dem das besonders spürbar wurde, war unsere Speeddating-Area für Start-ups. Dabei besonders auffällig war, dass 60 % der teilnehmenden Unternehmen aus dem Bereich intelligente Energienutzung in Industrie und Gebäuden kamen”, so Markus Elsässer, Geschäftsführer der Solar Promotion GmbH.

„Gemeinsam mit Partnern, Ausstellern und Besuchern ist es uns gelungen, die gesamte Bandbreite an Themen für eine neue Energiewelt abzubilden – von der Erzeugung über die Speicherung bis hin zur Nutzung. Besonders im Fokus standen dabei 2019 unter anderem die Themen Power-To-X und die zunehmende Sektorenkopplung – also die intelligente Verknüpfung von Strom, Wärme und Mobilität – in Immobilien und Quartieren.“

Kommentar der Redaktion

Die künftige Energieversorgung verspricht fragmentierter und digitaler zu werden. Eine logische Konsequenz, wenn alle neuen Gebäude einen Großteil der Energie, die sie für den eigenen Betrieb benötigen, ab Ende 2020 selbst bereitstellen sollen. Die Photovoltaik spielt dabei für die Stromversorgung von Gebäuden eine wesentliche Rolle. Für größere Objekte, wie z.B. die Industrie, wird dann auch noch die Versorgung mit regenerativ erzeugten Brennstoffen wichtig sein.

Daher hat die The Smarter E strategische Kooperationen mit SmartEn Europe, der bne, Hydrogen Europe und Eurogas geschlossen. Für die Langzeitspeicherung von großen Strom­überschüssen bietet sich die Umwandlung in wasserstoffbasierte Energieträger an. Langfristig kann Wasserstoff so zu einem Bindeglied für die Sektoren Gebäude, Verkehr und Industrieprozesse werden.

Damit wird es noch wichtiger, bereits frühzeitig in der Gebäudeplanung zu entscheiden, welche Möglichkeiten der regenerativen Stromerzeugung genutzt werden sollen. Dem Energiekonzept kommt dadurch eine mindestens gleichrangige Bedeutung zu wie der Gebäudetechnik. Dabei sollte auch ein minimierter Energiebedarf im Vordergrund stehen. Strom, der gar nicht erst erzeugt werden muss, kann eingespart werden.

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