Energiesystem digitalisieren
WindNODE zeigte, welche informations- und kommunikationstechnische Vernetzung erforderlich ist, um die kluge und effiziente Systemintegration großer Mengen erneuerbarer Energien zu ermöglichen. Dazu demonstrierten die Teilarbeitspakete z. B. Anwendungsfälle für intelligente Messsysteme. Darüber hinaus zeigte WindNODE, wie im elektrischen Energiesystem digitale Mehrwertdienste entstehen und Energiedaten als Treiber für digitale Wertschöpfung und neue Geschäftsmodelle wirken können. Damit wollen wir auch etwas Ordnung in die Diskussion des großen Begriffs „Digitalisierung“ bringen, indem wir zwischen Digitalisierung als Enabler für das Energiesystem und Digitalisierung als eigenem, neuen Mehrwertdienst unterscheiden.
Nutzen von Daten im intelligenten Energiesystem klären
Die Digitalisierung des Energiesystems führt zu massiv steigendem Datenaufkommen – und zu weitreichenden Fragen: Wie wird Datensicherheit gewährleistet und wie schützen wir das System vor Angriffen und Ausfällen? Welche Standards benötigen wir? Welche neuen Akteure, Rollen und Services entstehen rund um die IKT? Und nicht zuletzt: Welchen Nutzen ziehen wir aus den Daten?
- Standardisierung und Klassifizierung von Daten: Wir werden zunächst eine Klassifikation anfallender und relevanter Daten (z. B. Daten mit/ohne BSI-Schutzprofil, erforderliche Daten anderer Sektoren etc.) erstellen und die erforderlichen Schnittstellen, Protokolle und Standards schaffen.
- Datensicherheit und Resilienz: Als Teil unserer IKT-Vernetzungsplattform werden Sicherheits- und Zugangskonzepte erarbeitet, um die Daten sicher und effizient nutzen zu können. Dabei stellen wir uns auch den Fragen nach Verwundbarkeit und Resilienz eines zunehmend digitalisierten Energiesystems.
- Bereitstellung von Konzepten, Plattformen und Werkzeugen zur Datennutzung: Welche Anforderungen muss eine Vernetzungsplattform im intelligenten Energiesystem erfüllen – und welche zentralen oder dezentralen Elemente braucht es im Umgang mit Energiedaten? Wir führen die konzeptionelle Diskussion ebenso wie wir beispielsweise mit unseren Basisdiensten der IKT-Vernetzungsplattform, der Flexibilitätsplattform, dem Anonymisierungsdienst, dem Open-Data-Portal sowie den verschiedenen entscheidergerechten Datenaufbereitungen konkrete Plattformen und Werkzeuge bereitstellen.
- Nutzen von Daten und Entwicklung neuer Geschäftsmodelle: Wir beschäftigen uns mit der sektorübergreifenden Nutzung von Daten und suchen nach neuen, datengetriebenen Geschäftsmodellen. Die Open-Data-Plattform stellt hierzu anonymisierte und aggregierte Daten transparent zur Verfügung. Community-Veranstaltungen (z. B. "Hack-days") und die "WindNODE Challenge" binden gezielt Kreative und Start-ups ein. Die Aufbereitung und Visualisierung großer, komplexer Datenmengen unterstützt Entscheidungsträger und informiert die interessierte Öffentlichkeit.
Konzepte für eine intelligente und effiziente Netzinfrastruktur testen
Mit zunehmender Stromerzeugung aus dezentralen Anlagen verändern sich die Betriebsbedingungen der Verteil- und Übertragungsnetze. Steuerbare Lasten werden als Flexibilitäten erschlossen, die Sektorkopplung (z. B. neue Verbraucher im Wärme- und Verkehrssektor) gewinnt an Bedeutung und die Partizipation verschiedener Kundentypen soll ermöglicht werden. Diese Veränderungen steigern die Komplexität in den Stromnetzen signifikant und führen zu neuen Anforderungen an Infrastruktur und Prozesse. Eine sichere, effiziente, IKT-gestützte Netzinfrastruktur und deren Schnittstellen z. B. zwischen den Verteil- und Übertragungsnetzbetreibern sowie zu den Kunden und Marktakteuren müssen zukunftsorientiert weiterentwickelt werden.
Wir implementieren und erproben Technologien für einen intelligenten Netzbetrieb, eine starke und diskriminierungsfreie Partizipation der Kunden und eine effiziente Gesamtsystemintegration:
- Intelligente Messsysteme (iMSys) für eine stärkere Partizipation der Kunden: Wir erproben eine neue Zählergeneration (iMSys) und kombinieren sie mit intelligenten und sicheren Steuermöglichkeiten. Der Aufbau einer sicheren Kommunikationsinfrastruktur und die Erprobung der Funktionalitäten der bidirektionalen Datenübertragung bilden dafür eine wesentliche Grundlage. Für die Integration flexibler Lasten und eine effiziente Steuerung (dezentraler) Einspeiser ist neben der digitalen Messung eine Steuerung der Anlagen notwendig. Wir ermöglichen und testen in WindNODE eine sichere und mit Messsystemen kompatible Steuerung und erproben Anreize für ein flexibles Lastverhalten. Ziel ist die diskriminierungsfreie Nutzung von Flexibilitäten bei gleichzeitiger Gewährleistung der Versorgungssicherheit vor Ort und im Gesamtsystem.
- Aufbau einer zukunftsfähigen Smart-Grid-Infrastruktur: Wir steigern durch den IKT-Einsatz die Effizienz und verbessern die Datengrundlage für den Energiemarkt, die Netze und das Energiesystem. Zum Beispiel erhöhen wir mit einer weiterentwickelten Online-Betriebsmessung in der Niederspannung die Effizienz von Betriebskonzepten, Netzplanung und Netzführung. Gleichzeitig stellen wir hier einen weiteren Baustein für den Energiemarkt und für eine volkswirtschaftlich optimale Anpassung der Netzinfrastruktur insgesamt bereit. Den neuen Ansprüchen an Vernetzung und Koordination begegnen wir durch Einbeziehung einer zunehmenden Anzahl an dezentralen Anlagen zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen. Dazu gehören die Erprobung zukünftiger Bereitstellung von Blindleistung durch EE-Anlagen und die verbesserte Einbeziehung von Betreibern virtueller Kraftwerke oder Aggregatoren in die Regelleistungsprozesse und in die Engpassbewirtschaftung. Wir erforschen auch Stabilitätsgrenzen für verschiedene Betriebs- und Ausbauszenarien der Erneuerbaren Energien in der WindNODE-Region.