Vernetzung und Digitalisierung – Schlüssel für eine sichere, dezentrale Energieversorgung

Vernetzte dezentrale Anlagen

Die zunehmende Variabilität des dezentralen Energiesystems stellt neuartige Anforderungen sowohl an die technische Betriebsführung, als auch an die Vermarktungsmechanismen. Die hohe Dynamik kann nur durch eine entsprechende Automatisierung der Markt- und Technik-Prozesse umgesetzt werden. Durch die zeitaufgelöste Überwachung von Anlagen werden fehlerhafte oder ineffiziente Zustände früh erkannt. Begrenzte Ressourcen wie Speicher oder Stromnetze können sicher betrieben und gleichzeitig höher ausgelastet werden.

Wir entwickeln und bewerten Anlagenmodelle sowie spezifische Kommunikationsschnittstellen und -protokolle für die sichere, zuverlässige und interoperable Anlagensteuerung. Weiterhin entwickeln wir Software für schlanke Energiemanagementsysteme und Kommunikationsgateways. Neben der Auftragsentwicklung von kundenspezifischen Anwendungen bieten wir am Fraunhofer ISE Beratung, Umsetzungsunterstützung, Entwicklung und Technologiebewertung von Demonstratoren und Vorserienprodukten.

Unsere FuE-Aktivitäten zum Thema »Vernetzte dezentrale Anlagen« umfassen:

Energiemanagementframework OpenMUC

OpenMUC Architektur
© Fraunhofer ISE
OpenMUC Architektur.

»OpenMUC« ist ein Open Source Software Framework für die Überwachung und Steuerung von dezentralen Energieanlagen im Smart Grid. Es bündelt Expertenwissen unserer Wissenschaftler und ist unser zentrales Werkzeug bei der Beantwortung von wissenschaftlichen Fragestellungen rund um die Energiewende und der Digitalisierung des Stromnetzes.

Durch seine leichtgewichtige Architektur eignet sich das Framework ideal für den Einsatz auf eingebetteten Systemen, die als Datenlogger, Edge Controller, Gateway oder Energiemanagementsystem vor Ort eingesetzt werden und erlaubt eine sichere und effiziente Anlagensteuerung über standardisierte Kommunikationsprotokolle. Darüber hinaus verfügt OpenMUC über zahlreiche Schnittstellen für die nahtlose Integration in Cloud-basierte Anwendungen und Backend-Systeme.

OpenMUC wurde bereits in vielen nationalen und internationalen Projekten erfolgreich eingesetzt und in mehrjährigen Feldtests erprobt. Unseren Kunden und Forschungspartnern bieten wir mit OpenMUC ein Werkzeug um neue Geschäftsmodelle und Steuerungsalgorithmen kostengünstig im Feld oder unserem Labor zu erproben. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung und Unterstützung bei kundenspezifischen Anpassungen schaffen wir gemeinsam innovative Lösungen für das Energiesystem von Morgen.

Unsere Services umfassen:

  • Prototyping und Betrieb von Energiemanagementsystemen (Software)
  • Realisierung von Proof of Concepts für vernetzte Steuerungssysteme
  • Implementierung von Treibern und Kommunikationsprotokollen

Weitere Informationen und eine Übersicht unserer Referenzen finden Sie auf
 www.openmuc.org

Kommunikationsprotokolle

Kommunikationsprotokolle
© Titima Ongkantong/shutterstock.com
Kommunikationsprotokolle müssen für neue Anwendungsfälle und Geschäftsmodelle angepasst werden.

Grundlage für das Steuern und Überwachen von dezentralen Anlagen bilden Kommunikationsprotokolle, die den Datenaustausch zwischen Anlagen und Backend-Systemen  ermöglichen. Durch den technologischen Fortschritt im Bereich IKT und der Entwicklung von neuartigen Anlagentypen und Geräten, wie intelligente Ladestationen, intelligente Wechselrichter oder Smart Meter Gateways und Steuerboxen, ändern sich auch die Anforderung an die Art und Weise der Datenübertragung. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden bestehende  Kommunikationsprotokolle weiterentwickelt oder völlig neuartige Kommunikationsprotokolle in Standardisierungsgremien erarbeitet.
Im Rahmen unserer Forschungsaktivitäten sind wir in verschiede Gremien eingebunden und untersuchen, welche Protokolle sich für bestimmte Aufgabenstellungen am besten eignen. Je nach Anforderung unserer Kunden entwickeln wir neue Datenmodelle und erweitern den Funktionsumfang bestehender Protokolle. Die funktionsweise evaluieren wir durch Hardware-in-the-Loop (HiL) gestützte Tests in unserem Labor.
Neben Beratungs- und Entwicklungsdienstleistungen bieten wir auch Kommunikationsstacks für z.B. IEC 60870, IEC 61850 und EEBUS als Open Source Implementierung für Industrie und Forschung an, um diese bei der Entwicklung von innovativen Lösungen zu unterstützen.

Monitoring und Feldtestbetrieb

Monitoring und Feldtestbetrieb
© guruXOX/shutterstock.com
Hochaufgelöstes Monitoring ist die Grundlage für aussagekräftige Datenanalysen.

Wichtiger Baustein unserer Forschung ist die Evaluation von neuentwickelten Optimierungsalgorithmen, Betriebsführungskonzepten und Kommunikationslösungen unter realen Bedingungen um deren Praxistauglichkeit sicherzustellen. Zu diesem Zweck führen wir umfangreiche Feldtests mit entsprechenden Pilotanlagen und allen beteiligten Akteuren durch. Das Testspektrum reicht dabei von Tests mit Einzelanlagen bis hin zu komplexen Anlagenverbünden im Quartier und Micro Grid. Mit unserem Dienstleistungsangebot unterstützen wir unsere Kunden und Forschungspartner in allen Phasen des Feldtests, von der Planung über die Testdurchführung bis zur der abschließenden Datenanalyse und Ergebnisdokumentation. 

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema:

OpenMUC

Open Source Software Framework für die Überwachung und Steuerung von dezentralen Energieanlagen im Smart Grid

FuE-Infrastruktur

Digital Grid Lab

in unserem Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze