Forschungs- und Entwicklungsansätze

Das MAREN-Netzwerk hat folgende Themenbereiche als Schwerpunkte für die Forschung- und Entwicklung identifiziert:

·         Simulation von Energieinfrastrukturen

·         Dezentrale Regelung (Methoden und Hardware)

·         Verfahren und technische Komponenten für die Betriebsführung

·         Kommunikation und Datenaustausch 

MASimBa - Grundlagen für ein Multi-Agentensystem zur Simulation von Energienetzen und Netzsteuerungsparadigmen

Das im 6. Energieforschungsprogramm geförderte Vorprojekt wurde erfolgreich abgeschlossen. Es wurde gezeigt, dass mit dem Simulationsansatz Energieinfrastukturen physikalisch korrekt abgebildet werden können und dass dezentrale Regelungsansätze zu einem stabilen Systemzustand führen können. Der Simulationsansatz weist klare Alleinstellungsmerkmale auf, insbesondere die Verknüpfung unterschiedlicher Infrastrukturebenen (physikalische Ebene, Daten, IKT, Akteure, Markt), die Fähigkeit längerfristige zeitliche Abläufe von mehreren Jahren zu berechnen und Strukturdynamiken zu erfassen.

Ziel des geplanten Folgeprojektes ist, einerseits die Simulation zu einem kommerziell nutzbaren IT-Service (SaaS) weiterzuentwickeln, andererseits eine offene Simulationsumgebung, insbesondere für die Anwendung in der Forschung, aufzubauen. Darauf basierend sollen  Anwenderfragestellungen des an dem Projekt beteiligten Netzbetreibers insbesondere im Bereich Elektromobilität untersucht werden.

iMod - Integriertes Standardmodul für die technische Umsetzung dezentraler Regelungsansätze in autonom netzkonform agierenden elektrischen Verbrauchern

In diesem Projekt werden dezentrale Reglungsansätze für elektrische Geräte entwickelt, so dass sich diese weitgehend autonom so verhalten können, dass sie durch Modulation ihrer Leistungsaufnahme die Regelung des Stromnetzes unterstützen und die Spannungsqualität verbessern. Ziel ist die Entwicklung einer Baugruppe für die technische Umsetzung verteilter Regelungsansätze, die digitales Messsystem, Regelungstechnik und Ansteuerung vielfältiger, digitaler Leistungssteuerungen auf kleinstem Raum zusammenfasst und in elektrische Geräte integriert werden kann.

Intelligente, verteilte Kommunikation in techischen Infrastrukturen

Als Projektlösung soll eine neuartige Kommunikationsinfrastruktur für Energieverteilnetze entwickelt werden, welche ohne zentrale Instanzen auskommt und eine Form sicherer Peer-to-Peer Kommunikation zwischen den beteiligten Akteuren und Aggregaten ermöglicht. Mit Hilfe dieser Lösung sollen sämtliche Aufgaben (Zertifizierung, Trust Center, etc.) der bisher zentralen Instanzen auf alle Knoten des Netzwerks übertragen werden. Die Knoten dienen als vernetztes, dezentrales Register, welches sich somit nicht manipulieren lässt. Dadurch ist es erstmals möglich Sicherheit, Stabilität und Flexibilität der Kommunikation der Energieverteilnetze erheblich zu verbessern und dem bereits laufenden Strukturwandel in der Energiewirtschaft Rechnung zu tragen. Die technologische Grundlage bildet eine Adaption der bereits eingeführten und genutzten Blockchain-Technologie, die für Energieinfrastrukturen weiterentwickelt und angepasst werden soll.

Anomalieerkennung von elektrischen Betriebsmitteln in elektrischen Netzen

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Verfahren zur messdatenbasierten, automatischen Erkennung von Defekten und sonstigen Veränderungen in Schaltanlagen und Kabelsträngen und deren Implementierung in einem entscheidungsunterstützenden System. Durch eine automatisierte Überwachung und Auswertung von zustandsbeschreibenden Messdaten werden Anomalien frühzeitig identifiziert, in potenzielle Fehlerklassen eingeordnet und auf Handlungsempfehlungen (Assistenzsystem) und technische Befehle (z.B. Leistungsreduktion) abgebildet.

Durch verbesserte Sichtbarkeit von Veränderungen und frühzeitige Erkennung schleichender Defekte wird im Sinne einer prädiktiven Wartung die optimale Nutzung und Auslastung der Betriebsmittel bis kurz vor dem wahrscheinlichen Ausfall ermöglicht. Zusätzlich soll die Überwachung der Auswirkung von Wartungsaufgaben verbessert werden.

Management von zeitvariablen Leistungsblöcken in einer Ladeinfrastruktur

Ziel des Projektes ist, eine technische Möglichkeit für die Integration einer (theoretisch) beliebigen Anzahl von Ladesäulen in bestehende Verteilnetzstränge zu schaffen. Dafür müssen die begrenzten Leistungsressourcen intelligent verwaltet werden. Das kann durch eine automatische Abstimmung des Ladeverhaltens innerhalb eines Netzstranges realisiert werden. Grundlage dafür soll ein innovatives Verfahren zur Koordination von Verbräuchen begrenzter energetischer und stofflicher Ressourcen sein, das technisch zum Management von zeitvariablen Leistungsblöcken in einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge bei begrenzten Ressourcen des Verteilnetzes umgesetzt werden soll.

IT-Service-Ökosytem für die Energiebranche

Die GISA.connect-Plattform stellt eine technologische Lösung zum sicheren und zuverlässigen Datenaustausch zwischen technischen Anlagen und IT-Systemen zur Verfügung. Sie bildet die Grundlage für eine dynamische und hochflexible Informations- und Kommunikationsinfrastruktur und damit für neue Optimierungs- und Koordinationsansätze. Der Testbetrieb der Plattform wurde im August begonnen.

Die Anwendungsschicht auf der Plattform wird durch vielfältige, interagierende IT-Services gebildet, wie bspw. Assistenzsysteme für  Biogasanlagen, Anomalieerkennung in BHKW, Anomalieerkennung in PV-Anlagen, Betriebsführung von teilautonomen Kundennetzen, modellbasierte Datenvalidierung für EE-Anlagen, Datenanalyse und Reporting, Planungswerkzeuge für PV-Anlagen, Störungsanalyse EMV…

In dem Projekt sollen Geschäftsmodelle für das IT-Service-Ökosystem entwickelt und technisch umgesetzt werden. Das beinhaltet insbesondere evolutionäre Schnittstellenentwicklung, die Erforschung von Evolutionsprozessen der IT-Services (Hinzukommen neuer Services, Ersetzen von Services, Wegfall von Services), die Gewährleistung der Leistungskontinuität, Beherrschung der Strukturdynamik, Robustheit, Flexibilität.