Vernetzung in der Energiewirtschaft: Chancen, Risiken und Herausforderungen

PeerEnergyCloud versteht das Rauschen im Energienetz




  • Das vom BMWi geförderte Projekt der Partner Deutsches Forschungszentrum fĂĽr KĂĽnstliche Intelligenz (DFKI), Karlsruher Institut fĂĽr Technologie (KIT), AGT International, SEEBURGER AG und Stadtwerke Saarlouis zeigt echtzeitfähige Messdatenanalysen aus dem Energienetz
  • „PeerEnergyCloud“ ist einer der zwölf Gewinner aus dem Technologiewettbewerb des BMWi fĂĽr Trusted Cloud und ein „Ausgewählter Ort“ im Land der Ideen 2012.
  • Projekt stellt bahnbrechende Entwicklung von Cloud Enabled Smart Energy Micro Grids in Aussicht
PeerEnergyCloud-Logo

 
PeerEnergyCloud befasst sich mit der Entwicklung von Lösungen zur intelligenten Verteilung und Nutzung erneuerbarer Energien. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium fĂĽr Wirtschaft und Energie (BMWi) ĂĽber eine Laufzeit von drei Jahren (2011 - 2014). Zusammen mit den Stadtwerken Saarlouis entwickeln die Projektpartner Deutsches Forschungszentrum fĂĽr KĂĽnstliche Intelligenz (DFKI), Karlsruher Institut fĂĽr Technologie (KIT), AGT International und SEEBURGER AG sichere, energiebezogene Peer-to-Peer-Cloud-Dienste fĂĽr den Energie-Marktplatz der Zukunft.
Aktuell ist der tatsächliche Strombedarf zu einem bestimmten Zeitpunkt für die Stromerzeuger nicht verbrauchergenau voraussagbar. Standardlastprofile sind ungenau, der Lastgang lässt sich kaum optimieren, der Netzausbau muss sich an Spitzenlasten orientieren, Backup-Kraftwerke sind betriebsnotwendig.
In PeerEnergyCloud werden individuelle Messdaten privater Verbraucher aus dem Energienetz erfasst. 96 mal pro Tag, also alle 15 Minuten, wird der Stromverbrauch eines Haushalts ausgewertet. Präzise Prognoseverfahren ermitteln den zu erwartenden Bedarf innerhalb eines Micro Grids und die voraussichtliche Stromerzeugung aus privaten Photovoltaikanlagen. Beides zusammen genommen ermöglicht es, den Stromverbrauch der Haushalte mit der Erzeugung in den Kraftwerken in Balance zu bringen und private Bedarfe mit Überschüssen aus der nachbarschaftlichen Produktion zu decken.
Ein besonderes Highlight aus dem Projekt ist die Energieanalyse des Stromnetzes. Aktuell werden Echtzeitmessungen im Energienetz nur auf aggregierter Ebene erhoben (z.B. in Transformatorstationen). Diese Detailebene reicht jedoch nicht aus, um die Nutzung erneuerbare Energien effizient umsetzen zu können. Smart Home Technologie bietet neue Möglichkeiten, den Energieverbrauch hochauflösend zu erfassen. Mit diesen Möglichkeiten geht jedoch die Herausforderung einher, die Daten effizient zu verarbeiten und relevante Informationen aus dem „Rauschen des Netzes“ zu extrahieren. Auf dieser Grundlage wird es möglich, Energienutzung im Detail zu verstehen und intelligent zu gestalten.
 
Die Wohneinheiten sind neben dem Stromnetz mit einem Glasfasernetz zur DatenĂĽbertragung miteinander verbunden. Zur Ăśbertragung vertraulicher, sensitiver Daten innerhalb eines Micro Grids steht eine gesonderte, gesicherte Glasfaserleitung zur VerfĂĽgung. In einer spezialisierten Cloud-Infrastruktur entsteht beispielhaft ein neuartiger Marktplatz zum An- und Verkauf von Energiekontingenten fĂĽr Prosumer (Erzeuger und Verbraucher).
 
Die Parlamentarische Staatssekretärin beim Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Brigitte Zypries, erklärt: "Die Energieerzeugung und den Energieverbrauch möglichst wirtschaftlich aufeinander anzupassen und dabei Versorgungssicherheit zu gewährleisten, ist eine große Herausforderung. Um lokalen Strom auf intelligente Weise an Verbraucher zu vermitteln, wurde das Projekt PeerEnergyCloud gestartet. Es kombiniert Sensoren und Aktuatoren in den angeschlossenen Haushalten und nutzt den lokalen Cloud Computing Marktplatz für den Energiehandel.“
 
"Um die Energiewende erfolgreich zu meistern, muss über das Internet der Dinge eine verteilte Intelligenz in die Energienetze Einzug halten. Die Energieinformatik liefert dazu die notwendigen Softwarewerkzeuge. Für energieintensive Produktions-betriebe können durch intelligenten Teillastbetrieb und Stop&Go-Automatik mehr als 20% der Energiekosten im Rahmen von Industrie 4.0 eingespart werden", so Prof. Dr. Wolfgang Wahlster, Vorsitzender der Geschäftsführung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz, DFKI.
 
“Das zukünftige Energiesystem steht vor großen Herausforderungen, um in der Energiewirtschaft die Versorgungssicherheit flächendeckend zu sichern. Der Aufbau der eingesetzten Systemkomponenten ist von entscheidender Bedeutung im 'gekoppelten Betrieb', um die Synergien bzgl. Energieeffizienz optimal zu nutzen. Sämtliche Netze wie Strom, Gas, Wärme müssen dabei so aufeinander abgestimmt werden, dass die vorhandenen Kapazitäten zum Lastausgleich ideal zusammen-wirken. Die Netze müssen zudem gegen unterschiedliche Ausfälle abgesichert sein und notfalls im 'isolierten Betrieb' weiter arbeiten, um eine robuste Versorgung jederzeit zu ermöglichen“, erklärt Holger Kirchner als leitender Direktor für Forschung bei der Seeburger AG und Leiter des Projektes PeerEnergyCloud.
 
„Das PeerEnergyCloud Projekt kombiniert das Internet der Dinge mit Cloud-basierten Big Data Technologien, um Energienetze intelligent zu steuern. Netzbetreiber können durch fortschrittliche Datenanalysen relevante Informationen aus detaillierten Messungen im Energienetz extrahieren. Stromkunden wird es ermöglicht, über sogenannte Smart Home Technologie von mehr Transparenz im Verbrauch und einer intelligenteren Energienutzung zu profitieren. Dabei wurde von Anfang an Wert auf die Erforschung entsprechender Technologien zum Schutz der Privatsphäre gelegt. Die praktische Erprobung von Technologien wie dem Internet der Dinge, Cloud, Big Data, und Schutz der Privatsphäre macht PeerEnergyCloud für AGT zu einem Projekt, das sich ideal in unsere Forschungsaktivitäten eingliedert“, erklärt Dr. Joachim Schaper als Leiter für Forschung bei der AGT.
 
„Die Stadtwerke Saarlouis haben als Infrastrukturdienstleister im bald abschließenden Projekt erkannt, das nicht alle Probleme gelöst worden sind und es weiterer Forschungsbemühungen wie beispielsweise bei der zuverlässigen und sicheren Datenübertragung bedarf, um die Stadtwerke zukunftsfähig in der Energieversorgung zu machen. Eine wesentliche Erkenntnis ist es, dass es einen Vertrauensanker wie die Stadtwerke für viele Kunden braucht, um mit den sensiblen Daten vertrauenswürdig umzugehen“, sagt Dr. Ralf Levacher als technischer Geschäftsführer der Stadtwerke Saarlouis.
 
„Das Energiesystem der Zukunft benötigt verlässliche und vertrauenswürdige Informations- und Kommunikationstechnologien, wie sie im Projekt PeerEnergy-Cloud entwickelt werden. Moderne kryptografische Methoden und intelligente Algorithmen zur Datenanalyse ermöglichen innovative Dienste und einen sicheren Energie-Marktplatz für dezentrale Erzeuger und Verbraucher. Cyber-Security und Smart Data stellen deswegen wichtige Forschungsthemen des KIT dar.“, erklärt Professor Dr. Wilfried Juling, Leiter des Bereichs II ‒ Informatik, Wirtschaft und Gesellschaft am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
 
Die VOLTARIS GmbH stellt im Projekt die erforderliche intelligenten Zähl- und Messtechnik sowie langjähriges Know how bereit. Dazu VOLTARIS-Geschäftsführer Peter Zayer: „Ein zentraler Baustein beim notwendigen Umbau der Energie¬wirt-schaft sind intelligente Messsysteme, die sogenannten Smart Meter. Deutschland befindet sich kurz vor dem Start des Smart Meter Rollouts, also der flächen-deckenden Einführung der intelligenten Zähler und Messsysteme. Neben den Zielen im Bereich der Energieeffizienz und der Energieeinsparung geht es dabei vermehrt um die Einbindung der dezentralen Energieerzeugung und die Umsetzung von zeit- und lastvariablen Tarifen. Die Fortsetzung des Projektes PeerEnergyCloud bietet die Möglichkeit, die neue Zählertechnologie im Wirkbetrieb ausgiebig zu testen.“
 
Ludwig Karg von B.A.U.M. Consult stellte die Vorhaben in Saarlouis in den Kontext nationaler und internationale Ansätze zur Entwicklung von Smart Grids. Auf EU-Ebene werde das Thema sehr stark im Zusammenhang mit dem Thema Smart City und zunehmend als Frage der Regionalentwicklung gesehen.  Speziell im Förderprogramm Horizon 2020 stehen Hunderte von Millionen fĂĽr Forschungs- und Demonstrationsprojekte bereit. Dabei sollen nicht nur Technologien sondern auch Fragen eines neuen Marktdesigns und der Einbindung der Energiekunden untersucht werden. Kargs größtes Anliegen: „Wir mĂĽssen die Menschen mitnehmen. Nicht nur als Stromabnehmer sondern als Geschäftspartner auf Augenhöhe. Immer mehr werden in Zukunft ihren Strom selbst erzeugen, ihn zu bestimmten Zeit am Markt anbieten. Und fĂĽr die Zeit, in denen sie ihn nicht selbst erzeugen können, brauchen sie das Ăśbertragungs- und Verteilnetz quasi als Versicherung – eine ganz neue Rolle fĂĽr die Stadtwerke.“ Ein diesbezĂĽglich wegweisendes EU-Projekt sei laut Ludwig Karg „Smart Consumer – Smart Customer – Smart Citizen“ (siehe www.S3C-project.eu).
 
„Die Energiewende bringt Deutschland in eine Vorreiterrolle bei der dezentralen und alternativen Energiewirtschaft. Mittelfristig geht die Energiewende einher mit einer zunehmenden Durchdringung der kritischen Energie-Versorgungsinfrastrukturen mit IuK-Technologien. Gängige Netztechnologien sind jedoch heute nicht auf Schadenstoleranz und hohe Ausfallsicherheit unter Cyberattacken und GroĂźschadenslagen ausgelegt. Der F&E-Bedarf im Bereich resilienter IuK-Technologien fĂĽr kĂĽnftige Energienetze ist daher enorm. Nur wenn sich Deutschland dieser Herausforderung stemmt, kann es die gewĂĽnschte Vorreiterrolle in der kĂĽnftigen Energiewirtschaft einnehmen“, sagt Prof. Max MĂĽhlhäuser von der TU Darmstadt.
 

Ăśber das Technologieprogramm Trusted Cloud

„Trusted Cloud“ ist ein Technologieprogramm des Bundesministeriums fĂĽr Wirtschaft und Energie (BMWi) mit dem Ziel der Entwicklung und Erprobung innovativer, sicherer und rechtskonformer Cloud-Computing-Lösungen. 14 Projekte mit Beteiligten aus insgesamt 36 Unternehmen, 27 wissenschaftlichen Einrichtungen und vier weiteren Institutionen erarbeiten Technologien und Cloud-Anwendungen fĂĽr die Bereiche Industrie, Handwerk, Gesundheit und den öffentlichen Sektor. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten haben im September 2011 begonnen und werden Anfang 2015 enden. Weitere Informationen unter www.trusted-cloud.de 

 

 

Deutsches Forschungszentrum fĂĽr KĂĽnstliche Intelligenz GmbH (DFKI):

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) mit den Standorten Kaiserslautern, Saarbrücken, Bremen (mit Außenstelle Osnabrück) und einem Projektbüro in Berlin ist auf dem Gebiet innovativer Softwaretechnologien die führende Forschungseinrichtung in Deutschland. In der internationalen Wissenschaftswelt zählt das DFKI zu den wichtigsten "Centers of Excellence" und ist derzeit gemessen an Mitarbeiterzahl und Drittmittelvolumen das weltweit größte Forschungszentrum auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz und deren Anwendungen. Das Finanzierungsvolumen lag 2013 bei ca. 38 Millionen Euro. DFKI-Projekte adressieren das gesamte Spektrum von der anwendungs­orientierten Grundlagenforschung bis zur markt- und kundenorientierten Entwicklung von Produktfunktionen. Aktuell forschen mehr als 420 Mitarbeiter aus ca. 60 Nationen an innovativen Software-Lösungen mit den inhaltlichen Schwerpunkten Wissensmanagement, Cyber-Physical Systems, Robotics Innovation Center, Innovative Retail Laboratory, Institut für Wirtschaftsinformatik, Eingebettete Intelligenz, Agenten und Simulierte Realität, Erweiterte Realität, Sprachtechnologie, Intelligente Benutzerschnittstellen, Innovative Fabriksysteme. Der Erfolg: über 60 Professoren und Professorinnen aus den eigenen Reihen und mehr als 60 Spin-Off-Unternehmen mit ca. 1.700 hochqualifizierten Arbeitsplätzen.

 

Karlsruher Institut fĂĽr Technologie (KIT):

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation. Weitere Informationen unter http://www.kit.edu

 

AGT International:

Als einer der weltweit wachstumsstärksten Anbieter von Sicherheitslösungen für die öffentliche Verwaltung, Wirtschaftsunternehmen und Regierungen, operiert AGT International auf globaler Ebene. Geleitet von einer einzigartigen Vision, bietet AGT International seinen Kunden maßgeschneiderte Lösungen im Bereich kritischer Infrastrukturen und Grenz­sicherung, Urban Management, Cyber-Security, Transportwesen, Strafermittlung und der Vorsorge von Naturkatastrophen, um weltweit neue Potenziale zu erschließen und den freien Verkehr von Waren, Dienstleistungen, Personen und Ideen zu ermöglichen.

Hauptsitz von AGT International ist Zürich. Die Unternehmensgruppe beschäftigt 2000 Angestellte aus über 30 Nationalitäten. AGT International wurde 2007 gegründet und hat seitdem acht Milliarden US-Dollar in verschiedenen Projekten umgesetzt. AGT International wird vom Gründer und CEO des Unternehmens, Mati Kochavi, geleitet. Kochavi ist ebenfalls Vorsitzender des Unternehmens 3i-Mind. Für weitere Informationen besuchen Sie uns unter www.agtinternational.com

 

SEEBURGER AG:

Die SEEBURGER AG ist weltweiter Spezialist für die Integration von Geschäftsprozessen und bietet eine umfassende Business Integration Suite. Sie dient als zentrale Plattform für alle Geschäftsprozesse mit externen Geschäftspartnern. Für die Fertigungsindustrie sowie für Energieversorger gibt es spezielle SAP-Monitorlösungen. SEEBURGER-Kunden profitieren von der 25-jährigen Branchenexpertise und dem Prozess-Know-how aus Projekten bei über 8.500 Unternehmen wie Beiersdorf, Bosch, EnBW, E.ON IT, Heidelberger Druckmaschinen, Intersport, Lidl, Osram, Siemens, s.Oliver, Schiesser, RWE, Volkswagen u.a. SEEBURGER wurde 1986 in Bretten gegründet, ist langjähriger SAP-Partner und betreibt weltweit 19 Niederlassungen in Europa, Asien und Nordamerika. Weitere Informationen unter http://www.seeburger.de

 

SAARLOUIS STADTWERKE:

Die Stadtwerke Saarlouis sind seit 1989 eine GmbH und beschäftigen zurzeit rund 80 Mitarbeiter. Sie versorgen die aus 8 Stadtteilen bestehende Kreisstadt Saarlouis mit ihren ca. 38.000 Einwohnern mit Strom, Erdgas und Trinkwasser. Anteilseigner sind die Stadt Saarlouis (51%) und - seit 01.01.2001 beteiligt - die energis GmbH (49%). Im Stadtteil Saarlouis-Steinrausch sind sie zudem über die fws Fernwärme Saarlouis-Steinrausch GmbH & Co. KG an der Fernwärmeversorgung beteiligt. Weitere Informationen unter http://www.stadtwerke-saarlouis.de/



Pressekontakte:

 
Holger Kirchner
SEEBURGER AG

Tel.: +49 7252 96-0
E-Mail: h.kirchner@seeburger.de
 
Dr. Ing. Ralf Levacher
Saarlouis Stadtwerke
Tel.: +49 6831 9596-482
Fax: +49 6831 9596-495
E-Mail: levacher@swsls.de
 
Reinhard Karger, M.A.
Deutsches Forschungszentrum fĂĽr KĂĽnstliche Intelligenz GmbH, DFKI
Tel.: +49 681 85775-5253
Fax: +49 681 85775-5485
Mobil: +49 151 1567 4571
E-Mail: reinhard.karger@dfki.de
 
Ursula Scheller
Karlsruher Institut fĂĽr Technologie (KIT)
Tel.: +49 721 608-44865
Fax: +49 721 32550
E-Mail: ursula.scheller@kit.edu
 
Helmut Kranzmaier
AGT Germany/CNC AG
Tel.: +49 30 408 17 66 02
Fax: +49 30 408 17 66 99
E-Mail: helmut.kranzmaier@cnc-communications.com