Autor: Thorsten Zoerner

Today at the OpenEMS Conference, Stefan Feilmeier delivered a captivating session on the challenges of mathematical optimization in energy management and how generic algorithms can provide elegant solutions. He started by highlighting the limitations of traditional approaches, making a strong case for why we need to explore new avenues.

OpenEMS Conference: Beyond the Black Box – A New Era of Energy Optimization

The OpenEMS Conference is buzzing with excitement, and it’s no wonder why! Stefan Feilmeier, a leading expert in energy management systems, just delivered a captivating session that has everyone talking. He tackled the limitations of traditional optimization techniques head-on and unveiled how OpenEMS is pioneering a revolutionary approach using generic algorithms.

Feilmeier didn’t mince words when describing the challenges of optimizing energy systems in our dynamic world of fluctuating demands and intermittent renewable energy sources. He painted a clear picture of why common methods like linear equation systems and mixed integer linear programming (MILP) simply don’t cut it anymore.

Why Traditional Approaches Fall Short

• Linear Equation Systems: While these systems are lightning-fast, their rigid requirement for linear, steady constraints makes them ill-suited for the complexities of real-world energy management. Think of it like trying to fit a square peg into a round hole – it just doesn’t work!
• Mixed Integer Linear Programming (MILP): This method, though powerful, comes with a hefty computational cost. Imagine trying to solve a puzzle with billions of pieces! Not only is it incredibly time-consuming, but it also often necessitates proprietary software, which clashes with OpenEMS’s commitment to open-source solutions.

Enter the Generic Algorithm Revolution

This is where things get really interesting. Feilmeier introduced generic algorithms as the key to unlocking a new era of energy optimization. Inspired by natural evolutionary processes, these algorithms are incredibly flexible and adaptable. They can handle the complex, non-linear constraints of real-world energy systems with ease and are perfectly suited for real-time control.

But how do they actually work?

Imagine a population of potential solutions evolving over generations. Genetic algorithms, a type of generic algorithm, mimic natural selection by „breeding“ new solutions from the best performers of the previous generation. Through a process of combining and mutating these solutions, the algorithm gradually converges on an optimal or near-optimal solution.

Another powerful technique is simulated annealing. Inspired by the annealing process in metallurgy, this algorithm starts with a random solution and explores neighboring solutions, sometimes even accepting worse solutions to avoid getting stuck in a local optimum. Think of it like exploring a mountain range – sometimes you need to climb down a valley to reach an even higher peak.

The Elegance of Operating Modes

OpenEMS takes this innovation a step further by shifting the focus from optimizing raw power output to optimizing operating modes. Instead of getting lost in a sea of minute power adjustments, OpenEMS leverages predefined „smart“ modes that encapsulate intelligent strategies for managing energy flow.

These modes include:

• Self-consumption optimization: Prioritizing the use of locally generated energy.
• Surplus charging: Storing excess energy for later use.
• Delayed discharge: Timing the release of stored energy to maximize benefit, such as during peak pricing periods.
• Charging from the grid: Replenishing energy storage from the grid when necessary.

By optimizing the sequence and timing of these modes, OpenEMS achieves effective energy management without the computational burden of traditional methods. This approach also significantly improves interpretability, making it easier to understand and act on the optimization results.

OpenEMS: Bridging the Gap Between Theory and Practice

Feilmeier likely went on to explain how OpenEMS seamlessly integrates these powerful optimization techniques with its other components, such as device controllers, data loggers, and user interfaces. This ensures smooth communication and allows for real-time adaptation to changing conditions.

Key Takeaways

Feilmeier’s session left the audience with a clear message: OpenEMS is pushing the boundaries of energy optimization. By combining the power of generic algorithms with the elegance of operating modes, OpenEMS is making intelligent energy management more accessible and effective than ever before.

Want to learn more?

Dive into the OpenEMS documentation, explore the community forum, and stay tuned for more exciting updates from the OpenEMS Conference!

Im September 2024 fand bei SlashWhy ein Hackathon statt, bei dem ein besonderes Projekt das Licht der Welt erblickte: die CO₂-Ampel.

Dieses Tool visualisiert nicht nur die aktuelle CO₂-Emission von Strombezug an einem Ort in Deutschland, sondern liefert auch eine Vorhersage für die kommenden 24 Stunden. Diese Ampel hilft dabei, energieintensive Tätigkeiten zu optimieren und CO₂-Emissionen zu reduzieren – ein weiterer Schritt in Richtung eines effizienten Energiemanagements.

Wenn man anfängt, sich mit Energiemanagement zu beschäftigen, hat man oft die Vision, Energieflüsse zu optimieren und nachhaltiger zu gestalten. Doch in der Praxis wurden diese Ziele oft durch technische Herausforderungen gebremst, insbesondere bei der Integration verschiedener Geräte in das Energiemanagementsystem.

Beim OpenEMS Hackathon 2023 in Deggendorf haben wir diese Hürden hinter uns gelassen und können uns endlich auf das konzentrieren, was wirklich zählt: smarte Optimierungen, die unsere ursprünglichen Visionen verwirklichen.

Ein konkretes Ziel des Energiemanagements ist die Einsparung von CO₂-Emissionen. Die Menge der Emissionen, die durch den Stromverbrauch entstehen, variiert je nach Zeitpunkt, Wetter und geografischem Ort. Hier kommt der GrünstromIndex ins Spiel: Er prognostiziert, wann der Stromverbrauch besonders umweltfreundlich ist. Dadurch kann ein Zeitplan erstellt werden, der beispielsweise die Ladung eines Elektroautos so optimiert, dass es zu Zeiten geschieht, in denen der Strommix am saubersten ist.

Auf https://openems.io/co2ampel/ gibt es nun eine Visualisierung des GrünstromIndex in Form einer Ampel. Zusätzlich findet ihr dort ein kleines Quiz: „Du möchtest Dein Auto fünf Stunden laden, wann ist der beste Zeitpunkt, um damit zu beginnen?“ So könnt ihr selbst testen, wie der GrünstromIndex dabei hilft, die besten Ladezeiten zu identifizieren.

Die Realität ist oft komplizierter, aber dieses einfache Beispiel verdeutlicht, wie sowohl Menschen als auch Maschinen auf Basis von Vorhersagen optimale Pläne erstellen können. Der Vorteil von Software wie OpenEMS ist, dass sie kontinuierlich arbeitet und eine Vielzahl von Bedingungen gleichzeitig berücksichtigt, ohne müde zu werden.

Die CO₂-Ampel, die im Hackathon entwickelt wurde, löst zwar nicht alle Herausforderungen des Stromnetzes, aber sie bietet einen einfachen und verständlichen Einstieg in das Thema Energiemanagement. Wie sich in Gesprächen nach dem Hackathon gezeigt hat, bringt die Analogie zur Verkehrsampel viel Klarheit in die oft abstrakten und komplexen Konzepte des Energiemanagements.

Christof Wiedmann war drei Tage auf dem Stand der OpenEMS bei der EM-Power vor Ort am Netzwerken – Eindrücke, Ergebnisse, Erfahrungen und vielleicht der ein oder andere Gast werden bei diesem Networking Friday vorgestellt.

Aufgrund eines Terminkonflikts wird der Networking Friday um eine Woche verschoben auf den 02. August.

Wie immer wird es direkt im Anschluss genug Raum zum entspannten Austausch zum Thema geben und wir freuen uns auf zahlreiche Teilnehmer.

Zur Anmeldung.

Wir laden Euch herzlich ein zum OpenEMS Hackathon Q3/2024

++++ Anmeldeschluss erreicht ++++

Datum: Donnerstag, 12.9.2024 10:00 Uhr – Freitag, 13.9.2024 12:00 Uhr
Ort: slashwhy GmbH & Co. KG, Netter Platz 2, 49090 Osnabrück

Thematisch wird folgendes im Vordergrund stehen:

für Newbies:

• (OpenEMS Getting Started)++ – weitergehende Fragen in Kleingruppen mit erfahrenen Knowbies austauschen

für Knowbies:

• Backend-Infrastruktur – Umstellung von OSGI auf Microservices
• Dokuthon – Erstellung einer konzeptionellen Dokumentation in Zusammenarbeit mit Newbies
• Mergethon – Abarbeiten von offenen Pull Requests in das öffentliche Repository
• CLSopen – Offene und freie Implementierung von §14a EnWG
• Traffic Hack – Implementierung einer Stromampel
• Authentifizierung in OpenEMS – Keycloak
• Multi-Use: mehrerer OpenEMS-Apps gemeinsam auf einer Kundenimplementation
• “Offene Session” – für alles Spontane, was Spaß macht

für alle:

• Impulsvortrag UI/UX
• Impulsvortrag EVCS-Natures
• Impulsvortrag Dynamische Tarife

Organisation

Für Essen und Getränke ist gesorgt, die Übernachtung organisiere bitte selbst. Als Empfehlungen wurden folgende genannt:

• Vienna House Easy
• Holiday Inn

Weitere Informationen, die wir hierzu erhalten haben, sind folgende:

• Die beiden Hotels liegen in der Innenstadt von Osnabrück. Der Veranstaltungsort befindet sich am Hafen (leider gibt es dort in direkter Nähe keine Hotels). 
• slashwhy ist von den Hotels aus mit dem Auto in ca. 10 Minuten und mit öffentlichen Verkehrsmitteln in ca, 30 Minuten zu erreichen. Das Holiday Inn liegt in der Nähe des Bahnhofs (ca. 6 Gehminuten entfernt).
• Vom IBIS-Hotel in der Nähe des Bahnhofs wird eher abgeraten.

Weitere Fragen stelle einfach in die Community www.openems.io oder an cw@openems.io

Anmeldeschluss ist der 03. 09.2024.

Marina Braun von Revolusun zeigt, wie wir mit digitalen Tools die Organisation von Energiegemeinschaften unterstützen können. EU-Länder wie Österreich und Spanien haben bereits spannende Konzepte vorgelegt, in Berlin wird jetzt diskutiert und OpenEMS könnte digitale Lösungen unterstützen. Holger Blasum, Consolinno und ehrenamtlich aktiv im Anlagenmonitoring bei der UrStrom BürgerEnergieGenossenschaft Mainz eG wird beitragen mit kurzen Einblick in den Ist-Stand der Datenverarbeitung bei der Überwachung von Anlagen bei einer Bürgerenergiegenossenschaft. Referenten: Marina Braun, Revolusun und Holger Blasum, Consollino und UrStrom BürgerEnergieGenossenschaft Mainz eG

Wie immer wird es direkt im Anschluss genug Raum zum entspannten Austausch zum Thema geben und wir freuen uns auf zahlreiche Teilnehmer.

Zur Anmeldung.