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KOENA tecMit der Kaffeemaschine das Stromnetz stabilisieren

Prototyp einer netzdienlichen Kaffeemaschine
Prototyp einer netzdienlichen Kaffeemaschine. (Foto: © KOENA tec)

Sorgen Kaffeemaschine und Backofen vom Bäcker nebenan schon bald für ein stabiles Stromnetz? Was auf den ersten Blick absurd wirkt, ist das Geschäftsmodell eines gefeierten Startups. Die Gründer von „KOENA tec“ verbinden technische Geräte aus der Gastronomie zu einem virtuellen Kraftwerk.

29.07.2019 – Alles fing mit einem zufälligen Gespräch in der Kantine an. Auf der einen Seite: Malcom Yadack, Energiemarkt-Experte und Mitarbeiter der Stadtwerke Tübingen. Auf der anderen: Ein Techniker für Kaffeemaschinen. Schnell kreiste das Gespräch um den Energieverbrauch des kaputten Automaten und die Frage: Wie kann man den hohen Energieverbrauch der vielen Tausend Geräte in Cafés, bei Bäckereien oder in der Systemgastronomie sinnvoll nutzen?

Schon länger trieb Yadack und seine Partner Manuel Armbruster und Pirmin Boch der Gedanke um, wie sie mit ihrem Wissen zum Energiemarkt die Energiewende nachhaltig gestalten könnten. Kennengelernt hatten sich die drei an der Hochschule für Technik in Stuttgart, an der Armbruster und Boch Bauphysik studierten. „Der Grundstein für unsere Idee entstand dann abends beim Bier“, erinnert sich Armbruster.

Die vielen Gastronomie-Geräte zusammenschließen und damit Schwankungen im Stromnetz ausgleichen – die KOENA tec GmbH war geboren. Gefördert wird das Unternehmen durch KIC Innoenergy, eine durch die EU gegründete Agentur, die Startups aus dem Energiebereich unterstützt. Zwar sind noch etliche Fragen zu klären, aber die Grundidee überzeugt: Ende Juli räumte das Team in Frankfurt den diesjährigen Science4Life Energy Award ab.

Wieso Kaffeemaschine und Backofen?

Ob Kaffeemaschine, Backofen oder Kühlgeräte – alle diese Küchenmaschinen besitzen eine recht simple Beheizung oder Kühlung und eine Art Speicher. Bei der Kaffeemaschine dient der erwärmte Wassertank als Speicher, der Backofen ist selbst ein Wärmespeicher. „Diese Geräte werden immer in einem Temperaturband gehalten, sie pendeln also zwischen einer Minimal- und einer Maximaltemperatur hin und her“, erklärt Armbruster.

Stellt man beim Backofen eine Temperatur von 200 Grad ein, toleriert das System Temperaturen von beispielsweise 198 bis 202 Grad. Sinkt die Temperatur unter 198 Grad, wird nachgeheizt. Ist das nicht notwendig, kann der Stromanschluss des Gerätes für einige Sekunden oder Minuten für andere Zwecke genutzt werden, zum Beispiel zum Ausgleichen von Frequenzschwankungen im Stromnetz.

So zumindest die Theorie, versucht hat das noch niemand.

Mit einer Kaffeemaschine oder einem Backofen allein lässt sich aber noch nichts bewirken. „Wenn wir von einer durchschnittlichen Leistung von 10 Kilowatt pro Gerät ausgehen, benötigen wir schon mindestens 300 davon, um für das Stromnetz etwas zu bewirken“, sagt Armbruster.

Wie kann man die Geräte zu einem virtuellen Kraftwerk zusammenschalten?

Das Team entwickelte ein Modul, das zwischen Gerät und Steckdose steckt. Der Fokus liegt zunächst auf Kaffeemaschinen, weil die üblichen Schnittstellen für solche Anwendungen funktionieren. Denn ein Modul als Hardware reicht natürlich nicht. KOENA tec muss sie mit einer Software steuern können. Mittels dieser werden die Geräte zu einem virtuellen Kraftwerk zusammengeschlossen.

Die vielen kleinen Geräte agieren so nach außen wie ein Großes und lassen sich entsprechend steuern. Wird im Netz Strom benötigt, steuert das System die vielen Geräte automatisch und bestimmt innerhalb des Temperaturbands, wann Backofen oder Kaffeemaschine heizen. Die Geräte agieren netzdienlich, heißt das im Fachjargon, und das wird belohnt. Zusätzlich sorgt das System dafür, dass die Geräte möglichst effizient betrieben werden.

Wie lässt sich damit Geld verdienen?

Virtuell zusammengeschlossen kann das Kraftwerk aus vielen kleinen Geräten am Regelenergiemarkt teilnehmen. Dort wird mit Regelenergie gehandelt, die natürliche Schwankungen im Stromnetz – durch Wind- und Solarenergie, das plötzliche Abschalten eines Kraftwerks oder normale Verbraucher – ausgleicht. Mitunter muss innerhalb weniger Sekunden und Minuten Strom beschafft oder abgenommen werden.

Verantwortlich für eine stabile Stromnetzfrequenz von 50 Hertz sind die Netzbetreiber. Dafür kaufen sie kurzfristig Regelenergie ein, die am Regelenergiemarkt über eine Internetplattform ausgeschrieben wird. Teilnehmen kann dort fast jeder, solange bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Es tummeln sich Betreiber von konventionellen Kraftwerken, Ökostrom-Anlagen, Stromspeichern oder auch virtuellen Kraftwerken.

Wer den Zuschlag erhält, stellt die Regelenergie bereit – speist also kurzfristig Strom ins Netz ein oder nimmt Strom aus dem Netz auf – und erhält dafür eine Vergütung. „Wir sind die Schnittstelle zwischen Energiemarkt und Gerätebetreibern“, erklärt Armbruster die Rolle von KOENA tec.

Durch das eigene Modul an den Geräten kann das Startup die Netzfrequenz an der Steckdose messen und so ermitteln, ob Regelenergie benötigt wird oder nicht. Entsprechend wird das gesamte virtuelle Kraftwerk und somit jedes der 300 Küchengeräte gesteuert. „Ein an die Netzfrequenz optimierter Betrieb“ nennt Armbruster das. Wichtig ist ihm: Zu jeder Zeit können Cafés oder Bäckereien ihr Gerät nutzen, die Regelenergie findet sozusagen im Hintergrund statt.

Wie weit ist das System?

Noch ist KOENA tec mit ihrem System nicht offiziell am Markt. „Die Testphase mit unserem Demonstrator läuft noch“, sagt Armbruster. Damit testen die Gründer die netzdienlichen Elemente ihres Systems und spielen eine Teilnahme am Regelenergiemarkt durch. Zudem startet in den nächsten Monaten ein Projekt mit einem Energieversorger und einem Gerätehersteller.

Über zu wenige Anfragen könne man sich nicht beschweren, erzählen die drei Gründer. Besonders in der Gastronomie mit ihren hohen Energiekosten bestehe großes Interesse, diese zu senken – zum Beispiel durch die Bereitstellung von Regelenergie. Auch Gerätehersteller sehen in der Technik ein Verkaufsargument, ist sich KOENA tec sicher. „Hersteller suchen händeringend nach Möglichkeiten, die Digitalisierung für ihre Geräte zu nutzen. Wir passen da ziemlich gut rein, auch unter dem Nachhaltigkeitsaspekt“, sagt Armbruster. Clemens Weiß