Grundlage zukünftiger Energiesysteme

Stetiger Austausch und Verfügbarkeit von Daten zwischen unterschiedlichsten Akteuren

Energiesysteme

Die Gestaltung und Weiterentwicklung von Energiedienstleistungen, neuen Geschäftsmodellen, Märkten und Marktmechanismen stehen derzeit vor enormen Herausforderungen. Grund für diese Herausforderungen ist das Spannungsfeld, welches durch die regulatorischen und sozialen – etwa angestrebte Energiewende und gegebene Marktstrukturen – sowie physikalischen Gegebenheiten – etwa (Nicht-)Lagerbarkeit von Strom, Netztopologien und Verlustmengen – entsteht. Dies wird in zunehmendem Maße weiter verkompliziert durch Trends wie die fortschreitende Dezentralisierung sowie die Kopplung von Sektoren (Strom, Gas, Wärme und Mobilität) – insbesondere vor dem Hintergrund der Digitalisierung.

Die Digitalisierung der Energieversorgung beschreibt die nächste Stufe des Zusammenwachsens von Informations- und Kommunikationstechnik mit dem Energieversorgungssystem. Grundlage für zukünftige Energiesysteme und deren Betriebsführung sind der stetige Datenaustausch und die Verfügbarkeit von Prozessdaten zwischen verschiedenen Akteuren der Energieversorgung. Der Transfer moderner Datenmanagementmethoden (z. B. Plattformtechnologien, cloudbasierte Prozessdatenverarbeitung, standardisierte Datenmodelle (CIM), Interoperabilitätstest von Komponenten) zur Nutzung in der Energiebranche ist daher ein maßgeblicher Schritt zur Digitalisierung der Energieversorgung und einer barriere- und diskriminierungsfreien Vernetzung der Stakeholder.

Die zentralen Forschungsziele im Bereich der digitalen Energie sind:

  • Entwicklung neuartiger Werkzeuge für die Planung und den Betrieb intelligenter Netze: Übertragungs- und Verteilnetzautomatisierung, Nutzung markt- und netzseitiger Flexibilität, Berücksichtigung von Gleichzeitigkeits-/Skaleneffekten, beispielsweise durch die Elektrifizierung der Mobilität und der Wärmebereitstellung
  • Entwicklung von IT-Sicherheitstools für die benötigte Kommunikations-, Leit- und Prozesstechnik
  • Entwicklung von Werkzeugen und Handlungskonzepten zur Gewährleistung von Resilienz und Zuverlässigkeit: Unterstützung der Netzbetreiber bei der Planung und dem Betrieb konvergierter Energieinformationsnetze; Entwicklung von »Disaster Response and Recovery«-Strategien (Reaktion auf technische oder vorsätzlich herbeigeführte Fehlerfälle in den neuen Energiesystemstrukturen)

Entsprechend sind alle Forschungsthemen eng gekoppelt über Arbeiten in einer cyber-physischen Großraumlaborumgebung, in der die Simulation der Betriebsprozesse aller Ebenen des Energiesystems auf neuesten Computertechnologien (z. B. des High-Performance Computing) erfolgt und mit realen Betriebsmitteln und deren Prozess- und Leittechnik verbunden wird. Nur eine solche Anwendungsnähe und gekoppelte Betrachtung von Energie- und Informationsnetzwerken ermöglicht die Erforschung, Entwicklung und den Transfer innovativer Betriebsführungskonzepte, Kommunikationstechnologien und IT-Sicherheitsmaßnahmen für die zukünftige Energieversorgung.