Wie ein übergeordnetes Energiemanagement gelingt

Am 1. Januar 2023 ist das vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Projekt SECProMo gestartet. Innerhalb von drei Jahren will die Projektgruppe* sichere Kommunikationslösungen und Verfahren erarbeiten, mit denen Verbraucher, Erzeuger und Speicher einfach und sicher in ein flexibles, verteiltes Energiemanagement eingebunden und robust gesteuert werden können. Die Partner erhoffen sich im Ergebnis eine zukunftsweisende Möglichkeit, die dezentrale erneuerbare Energieversorgung besser steuerbar zu machen, um unter anderem die Netzstabilität zu erhöhen – und damit der Energiewende Rückenwind zu geben.

Warum ist das wichtig?

Die Stromversorgung befindet sich in einem grundlegenden Wandel. In der Vergangenheit wurde der Strom hierzulande fast ausschließlich in großen Kraftwerken auf Kohle-, Gas- und Kernkraftbasis erzeugt und top-down zu den Endverbrauchern geleitet. Entsprechend gliedern sich die Netze in Höchst- und Hochspannungs-, Mittelspannungs- und Niederspannungsebene.

Im Zuge der Energiewende verändern sich grundlegende Parameter. Immer mehr dezentrale Wind- und Fotovoltaikanlagen gehen ans Netz, während fossile und atomare Kraftwerke sukzessive abgeschaltet werden bzw. eine Back-Up-Rolle übernehmen. Kleinsterzeuger, wie z.B. kleine PV-Anlagen oder BHKWs, speisen ausschließlich ins Niederspannungsnetz ein. Mit der stetigen Zunahme fluktuierend erzeugter Energie geraten die Niederspannungsnetze zunehmend unter Handlungsdruck. Denn für ein solches dezentrales Szenario wurden sie weder konzipiert noch leittechnisch ausgerüstet. Es mangelt somit an Transparenz über aktuelle Netzbelastungszustände. Infolgedessen fällt es auch schwer, Netzlasten gezielt zu steuern und zu optimieren. Bislang werden fossile Erzeugungsanlagen vorübergehend abgeschaltet, wenn durch volatile Strom-Überproduktion Erneuerbarer eine zu geringe Abnahme entgegenstand.

iMSys und CLS-Technologie ebnen den Weg

Mit dem großflächigen Rollout intelligenter Messsysteme (iMSys) ändert sich die Ausgangslage. Einerseits sind diese Geräte in der Lage, neben Verbrauchsmesswerten auch Netzzustandsdaten in Echtzeit zu erheben und nutzbar zu machen. Andererseits verfügen iMSys über ein Smart Meter Gateway als hochsicheren Kommunikationskanal und eine integrierte Controllable Local Systems (CLS)-Schnittstelle. Darüber können Kleinstverbraucher und –Erzeuger (Prosumer), wie z. B. PV-Anlagen, Stromspeicher, Wärmepumpen und Wallboxen – geschaltet werden. Auf dieser technischen Ebene und durch die Kopplung der Sektoren wird es möglich, mit unterschiedlichsten Zielsetzungen steuernd einzugreifen, um volatile Erzeugung und Verbrauch zu harmonisieren. Netzbetreiber können ihre Netze durch gezielte Maßnahmen netzstabilisierend handeln. Andererseits kann durch geschicktes Steuern von Prosumern etwa der Autarkiegrad erhöht und/oder unter preisoptimierten Ansätzen die Energiekosten optimieren werden.

Dienstmodule übernehmen die Steuerung

Damit dies im größeren Maßstab Wirkung zeigt, ist es sinnvoll, viele Prosumer mit ähnlichem Profil zu bündeln und parallel zu steuern. Hier liegen im SECProMo-Projekt die Kernaufgaben von Arvato Systems – zusammengefasst unter der Überschrift „sektorübergreifende Orchestrierung von Flexibilitäten“. Praktisch umgesetzt werden soll dies durch die Entwicklung sogenannter Dienstmodule. Darunter sind vorkonfigurierte Softwarebausteine zu verstehen, mit denen verschiedene definierte Prozesse automatisiert gesteuert und vernetzt werden können. Im Endeffekt soll ein flächendeckendes Energiemanagement für Prosumer ermöglicht werden.

Diese Dienstmodule sollen so ausgeprägt werden, dass sie unterschiedlichen Zwecken dienen können, beispielsweise:

• den Anteil erneuerbaren Stroms im Netz erhöhen

• den Autarkiegrad eines Quartiers steigern

• eine lokale Netzüberlastung vermeiden

• sektorübergreifende Eigenverbrauchsoptimierung

• kostenoptimierte Stromversorgung

Auf green.screen laufen alle Fäden zusammen

Die verschiedenen Dienstmodule sollen auf einer Plattform verfügbar gemacht werden und kombinierbar sein – Stichwort Orchestrierung. Als Instrument dafür bietet sich green.screen an, die Plattform von Arvato Systems für strategisches Nachhaltigkeitsmanagement. green.screen ist massendatentauglich, hochflexibel konfigurierbar und verfügt über ein großes Repertoire an Analyse- und Management-Funktionen, die in entsprechender Weise auf die neuen Zielstellungen angepasst werden können. Dabei sollen auch Künstliche Intelligenz und Machine Learning helfen. Im Endeffekt sollen die Dienstmodule bzw. die Gesamtlösung so ausgeprägt werden, dass sie auf Basis von Live-Daten Steuersignale an Erzeuger und Verbraucher senden und ein automatisiertes regionales Energiemanagement ermöglichen, das die volatilen erneuerbaren Energien effektiver und in größerem Maßstab nutzbar macht.

Der Umstieg auf erneuerbare Energieerzeugung: Ein Weg in die nachhaltige Zukunft

Noch befindet sich das SECProMo-Projekt in der Startphase, es sind viele Detailfragen zu klären. Der Umstieg auf erneuerbare Energieerzeugung vollzieht sich in vielen kleinen Einzelprojekten. Wichtig ist dabei, das energiepolitische Dreieck (Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit, Umweltschutz) in Balance zu halten. SecProMo erforscht das Steuern von Prosumern mittels CLS-Technologie über das Smart Meter Gateway und trägt somit einen kleinen Teil zum großgefassten energiepolitischen Dreieck bei.

Wir werden an dieser Stelle über den weiteren Verlauf des SECProMo-Projektes berichten.

*Die SECProMo-Projektgruppe umfasst smartOPTIMO GmbH & Co. KG, Hochschule Osnabrück, items GmbH & Co.KG, ZENNER Hessware GmbH, Arvato Systems Digital GmbH, Stadtwerke Bielefeld GmbH und Power Plus Communications AG. Assoziierte Partner sind die Stadtwerke Münster GmbH, SWO Netz GmbH und peerOS GmbH.