Infrastrukturen

Neuentwicklungen innovativer Energie- und Informationstechnologien erfordern vor der Integration in die kritischen Infrastrukturen der Energieversorgung zwingend eine vorherige Abnahme und Überprüfung. Eine Forschung, Entwicklung oder Erprobung innerhalb der Anlagen der Betreiber kritischer Infrastrukturen ist aufgrund der flächendeckenden Auswirkungen von Fehlentwicklungen oder Störfällen nicht zielführend, sodass eine umfangreiche cyber-physische Laborumgebung zum Entwickeln, Testen und Prüfen notwendig ist.

Durch die enge Kooperation mit dem Verteilnetzlabor des Instituts für Elektrische Anlagen und Netze, Digitalisierung und Energiewirtschaft (IAEW) der RWTH Aachen bietet das Fraunhofer-Zentrum Digitale Energie ein hersteller- und technologieübergreifendes Abbild der Energieinfrastrukturen (Primär-, Sekundär-, Leitwarten-, Informations- und Kommunikationstechnologie) heutiger und zukünftiger Stromnetzbetreiber.

Innerhalb des Fraunhofer-Zentrums Digitale Energie ermöglicht diese Umgebung sowohl eine anwendungsnahe Forschung und Entwicklung als auch ein unabhängiges Testen und Prüfen von Energie- und Informationstechnologien direkt im Produktivbetrieb. So können neuartige Informationstechnologien (z.B. Datenräume, SSI, Quantenkommunikation, Blockchain oder High Performance Computing), innovative Automatisierungs- und Leittechnik oder IT-Sicherheitstechnologien direkt im realen System vorab und ohne Risiko für die Energieversorgung entwickelt und geprüft werden. Des Weiteren können notwendige Penetrationstests im Kontext der Entwicklung innerhalb eines realen Systems mit realen Betriebsmitteln und Informationstechnologien stattfinden und gehen somit über die heutigen Vorgehensweisen hinaus.

Ausstattung

Moderne Test- und Prüfeinrichtungen ermöglichen detaillierte Untersuchungen von Primär-, Sekundär- und Informationstechnologien in kritischen Infrastrukturen.

Versuchshalle

Mittel- und Niederspannungsnetz mit beobachtbaren, steuerbaren und regelbaren Einspeisern, Lasten und Energiespeichern

Leitwartenraum

Realitätsnahe Nachbildung einer Netzleitwarte zur Entwicklung von Automatisierungs- und Leittechnik bis hin zu IT-Sicherheitslösungen in kritischen Infrastrukturen

Versuchsnetz

Flexibel verschaltbares Mittel- und Niederspannungskabelnetz mit hoher Kurzschlussleistung

Digitale Ortsnetzstationen

Smartifizierte Verteilnetze mit Anbindung an die laboreigenen Leitsysteme

Ladeinfrastruktur

Testumgebung für Netzintegration und Betriebskonzepte von Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge

Hardware-in-the-Loop

Prüfumgebungen für prototypische Tests von Komponenten, Algorithmen oder Software unter Nutzung von Echtzeitsimulationen

Sekundärtechnik

Entwicklungs- und Testumgebung für Netz-, Stations- und Feldleittechnik

Werkstatt

Mechanische und elektronische Werkstatt zur Realisierung individueller Prüfaufbauten

User Stories

 

Leitwartenraum

Um das Personal in Leitstellen adäquat auf die Herausforderungen in der Netzbetriebsführung vorzubereiten und einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten sind regelmäßige Schulungen notwendig. Dort können zu Lernzwecken kritische Szenarien abgebildet werden und ähnlich einem »Flug-Simulator«.

 

Cyber-physische Systeme

Die Digitalisierung elektrischer Netze bringt die fortlaufende Integration neuartiger Informations- und Kommunikationstechnologien in die Prozessnetze der Netzbetreiber mit sich. Unsere Umgebungen ermöglichen eine praxisnahe Entwicklung in einer geschützten Umgebung.

 

Power Quality

Auch bei zunehmender Integration leistungselektronischer Komponenten im Rahmen der Energiewende soll in modernen Netzen der hohe Standard an Spannungsqualität erhalten bleiben. 

 

Cybersicherheit der Infrastruktur

Die weitreichende Digitalisierung von Prozessen und Anwendungsfällen in kritischen Infrastrukturen und an Anlagen in den Energiesystemen eröffnet nicht nur neue Möglichkeiten für innovative Netzbetriebsführungskonzepte oder Mehrwertdienste, sondern auch eine neue Bedrohungslage durch Cyberangriffe oder Fehlverhalten.

 

Verteilnetzdynamik

Zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens elektrischer Verteilnetze und der Entwicklung innovativer Betriebs- und Regelungskonzepte ist neben der simulativen Abbildung von Szenarien auch eine Erprobung in einer Laborumgebung notwendig.

 

Schutzkonzepte

Durch die steigende Integration dezentraler Erzeugungsanlagen stehen schutz- und leittechnische Einrichtungen vor neuen Herausforderungen, denen durch adaptive Netzschutzkonzepte in digitalen Umspannwerken begegnet werden können. Das Schutzlabor am Fraunhofer-Zentrum Digitale Energie bietet die Möglichkeit solche Netzschutzkonzepte hinsichtlich ihrer gesamten Prozesskette zu untersuchen.

 

Smart Home

Der Anteil dezentrale Energiewandlungsanlagen im Verteilnetz nimmt stetig zu, wobei eine Vielzahl der Kleinstanalgen hinter privaten Übergabepunkten (behind-the-meter) angeschlossen sind. 

 

Vermessung

Für einen stabilen Netzbetrieb ist es erforderlich, dass sich Erzeugungsanlagen am Netz gemäß bestimmter Netzanschlussregeln verhalten. Dazu gehören beispielsweise statische und dynamische Spannungshaltung oder die Einhaltung verschiedener Schutzfunktionen.