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Smart grid = Connected grid

Kommunikationstechnologien als grundlage des smart grid

Um die Potentiale von Smart Grids realisieren zu können, bedarf es einer geeigneten Kommunikationsinfrastruktur für das Mittel- und Niederspannungsnetz. Diese muss in vielen Fällen erst neu definiert und aufgebaut werden.

Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Aspekte eines Kommunikationskonzepts für die Mittel- und Niederspannungsnetze in einer Studie, die wir in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Eingebettete Systeme und Kommunikationstechnik erarbeitet haben.

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PARADIGMENWECHSEL IN DER ENERGIEVERSORGUNG

Der starke Ausbau von erneuerbaren Energien sowie die Klimaziele Deutschlands und der Europäischen Union stellen das Energieversorgungssystem vor neue Herausforderungen. Gerade die Elektrizitätsversorgung wandelt sich von einer zentral (mit wenigen großen Kraftwerken) hin zu einer verteilt (mit vielen kleinen bis mittleren Kraftwerken) erzeugten Energie. Hinzu kommt, dass in Deutschland die Ressourcen regelbarer erneuerbarer Energien, wie Wasser und Geothermie, eingeschränkt sind, sodass sich die Energiewende vornehmlich auf die fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen Sonne und Wind stützt. Die Kernherausforderung dabei ist, die volatile Erzeugung und Last aneinander anzupassen.

Das Smart Grid - und die dadurch erschließbare Flexibilität im Verteilnetz - wird hierbei eine zentrale Rolle spielen.

FLEXIBILITÄT IM VERTEILNETZ WIRD ZU EINER KERNHERAUSFORDERUNG DER NÄCHSTEN JAHRE

Welche Flexibilität sinnvoll nutzbar ist und welche Geschäftsmodelle und Erlösmöglichkeiten sich damit verbinden lassen, ist ein weites Feld und wird in der aktuellen Industrie- und Forschungslandschaft intensiv diskutiert.

Flexibilität im Verteilnetz bietet große Potentiale, sowohl auf Seiten der Betriebsführung als auch auf Seiten der betrieblichen Optimierung, z.B. in Form von so genannten Smart Grids, die Netz-, Verbrauchs- und Erzeugungselemente intelligent vernetzen.

SMART GRIDS – SMART TECHNOLOGIES

Alle Ideen und Ansätze haben eine wichtige Grundlage gemeinsam: die informationstechnische Erschließung des Netzes mit seinen Erzeugern und Verbrauchern. Ziel ist es, die Kommunikation zwischen Betriebsmitteln, Erzeugern und Verbrauchern auf der einen Seite, sowie Netzbetreibern, Energieversorgern und externen Marktteilnehmern auf der anderen Seite zu ermöglichen.

Die Vernetzung der Akteure in der Mittel- und Niederspannung bietet enorme Potentiale:

  1. NETWORK MANAGEMENT & ANALYTICS
    Mit Hilfe von Smart Grids können Fehler im Mittelspannungs- oder Niederspannungsnetz frühzeitig erkannt, lokalisiert und evtl. sogar ferngesteuert behoben werden. Mit einer effizienten Netzanalyse und besseren Prognosen können Fehler im besten Fall schon vor dem Entstehen durch geeignete Gegenmaßnahmen (z.B. aktive Spannungshaltung im Mittel- und Niederspannungsnetz, Re-routing, etc.) vermieden werden.

  2. VERBRAUCHERSTEUERUNG
    Durch neue Entwicklungen in der Kommunikationstechnik sowie in Batteriesystemen sind neue Möglichkeiten in der Verbrauchersteuerung entstanden. Es wird zwischen einer passiven und aktiven Verbrauchersteuerung unterschieden. Mit Demand Response (passive Verbrauchersteuerung) entscheidet der Endverbraucher aktiv selbst, wann er seine Lasten zu- und abschaltet. Dies stellt zwar nur sehr geringe Anforderungen an die Kommunikationstechnik, birgt aber das Risiko geringer Beteiligung.
    Bei Demand Side Management (aktive Verbrauchersteuerung) gibt der Endverbraucher vor wann seine Potenziale zur Verfügung stehen. Ob das jeweilige Potenzial letztendlich abgerufen wird, liegt im Verantwortungsbereich des Netzbetreibers oder Energieversorgers.

  3. FLEXIBILISIERUNG DER DEZENTRALEN ENERGIEERZEUGER
    Gerade im Mittel- und Niederspannungsnetz führt der starke Ausbau von Photovoltaik zu großen Problemen im Bereich der Spannungshaltung. Durch die Vernetzung der Erzeuger können, zusammen mit guten Wetterprognosen, neue Möglichkeiten geschaffen werden, die Erzeugung zu flexibilisieren ohne direkt abzuregeln, z.B. in Kombination mit regionaler Verbrauchersteuerung und dem netzdienlichen Einsatz der vorhandenen Energiespeicher.

DIE KOMMUNIKATION ALS GRUNDLAGE DES SMART GRID

Die Vernetzung der einzelnen Erzeuger und Verbraucher untereinander sowie mit Marktakteuren wie Netzbetreibern und Energielieferanten bildet die Grundlage für die Realisierung des Potenzials von Smart Grids. Um eine reibungslose Kommunikation zu gewährleisten, bedarf es eines Kommunikationskonzepts im Mittel- und Niederspannungsnetz, das den komplexen Strukturen und Anforderungen der Energieversorgung und verteilung gerecht wird: ein Smart Grid.

Welche Schritte sind notwendig, um eine Kommunikationsinfrastruktur für Smart Grids von der ersten Idee über ein Konzept bis hin zur Umsetzung zu bringen?

Je nach Anwendungsfall ergeben sich unterschiedliche Kommunikationsszenarien im Smart Grid. Komplexe Entscheidungen zu den Technologiealternativen, Governance- und Ownership-Modellen sowie Cybersecurity- und Privacy-Konzepten sollen getroffen werden.

Starke Partnerschaften sind notwendig, um die Komplexität und Auswirkungen der strategischen und technischen Entscheidungen erfolgreich zu meistern.

Wir liefern tiefe Branchenexpertise aus weltweiten Smart-Grid- und Smart-Meter-Projekten. Damit unterstützen wir in der Definition von konkreten Anwendungsbeispielen für eine Kommunikationsinfrastruktur und deren wirtschaftlicher Analyse. Unsere Erfahrung in der Datenintegration mit Kommunikationstechnologien ermöglicht Energieunternehmen die erhobenen Daten für die operative und strategische Netzplanung sowie als Basis für Analytics-Lösungen zu nutzen.

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KONTAKT


Philipp Schmidt
Leiter des Bereichs Smart Grid Services

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Thomas Weiß
Intelligent Grid Operations

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