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Smarte innovative Lösungen für eine neue Energiewelt

Eine neue Energiewelt: Wenn aus Energiezukunft, Energierealität wird

Ein Beitrag zur Leitmesse der Energiewirtschaft E-world energy & water 2019, vom 5. bis 7. Februar 2019

Wie die Transformation des Energiesystems in einer neuen Energiewelt voranschreitet, zeigte die Leitmesse für die Energiewirtschaft E-world energy & water 2019 vom 5. – 7. Februar ihren Fachbesuchern. Diese gewannen einen umfassenden Eindruck zu Produkt- und Serviceneuheiten der Energiebranche.

Besonderer Fokus lag auf dem Leitthema „Smart Cities“ und „Climate Solutions“. Hier zeigten Aussteller mit welchen Lösungen und Angeboten sie die Weichen für eine saubere und smarte Energiezukunft stellen. Um diese in die Realität zu überführen, sollen digitale Technologien und Vernetzung für mehr Effizienz, Nachhaltigkeit und Lebenskomfort in Städten sorgen.

In zahlreichen Fachvorträgen gab es vertiefende Einblicke zu spezifische Themen “Smart Cities und Climate Solutions” betreffend. Die Fachforen „Energy Transition“ und „Smart Tech Forum“ befassten sich u.a. mit folgenden Themen:

  • Power Infrastructures
  • Blockchain und Design Thinking
  • Cyber Security im Energy Sector
  • Smart Energy Solutions
  • Smart Grids: Artificial Intelligence, Big Data & Digital Platforms
  • Sektorenkopplung mit Wasserstoff
  • Integrierte Lösungen für eine erfolgreiche Transformation des Energiesystems
  • IT-Lösungen für Smart Cities
  • Anwendungen von Energiespeichersystemen unter dem Einfluss von Sektorenkopplung und Digitalisierung
  • Intelligent Solutions for Green Cities
  • Elektromobilität in der Energiewirtschaft
  • Internationale Aspekte einer Power-to-X Roadmap
  • Digitale Energiewende – Intelligenz für Verteilnetz und Energiemanagement
  • Speicher als Climate Solution

Diese Themenbandbreite bringt das Anwendungsspektrum für innovative smarte Lösungen für eine nachhaltige Erzeugung, Speicherung, Transport, Verteilung und Nutzung von Energie zum Ausdruck.

So werden bedarfsgerechte dezentrale Erzeugung mit automatisch geregelter Verbrauchssteuerung immer weiter sektorenübergreifend zusammenwachsen. Eine intelligente Vernetzung in Verbindung mit einer integrierten digitalen Energiewende schaffen die Voraussetzung für die neue Energiewelt und Smart Cities. Welche smarten innovativen Lösungen von Unternehmen in der neuen Energiewelt Anwendung finden, zeigen exemplarisch die drei nachfolgenden ausgewählten Anwendungsbeispiele.

Use Cases smarter innovativer Lösungen für eine integrierte Energiewende

 1. Use Case: Digitaler Technologien-Mix für Monitoring und Wartung von Energie- und Wasserkraftanlagen

Wie digitale Technologien ihr ganzes Potenzial im Zusammenspiel entfalten können, zeigte ein Demonstrationsprojekt der team neusta Unternehmensgruppe auf der Leitmesse E-world 2019. Mit ihrer Murmelbahn basierend auf Fischertechnik demonstrierten sie, wie sich Big Data, Internet of Things, Künstliche Intelligenz, Predictive Maintainance, Virtuell und Augmented Reality für das Monitoring und die Wartung von komplexen Kraftwerken einsetzen lassen.

Mit dem Zusammenspiel verschiedenster digitaler und smarter Technologien erweitern sich Einsatz- und Anwendungsmöglichkeiten. An dem Demo-Projekt beteiligt sind die team neusta-Tochtergesellschaften HEC und neusta software development west.

Demonstrationsprojekt Murmelbahn für den kombinierten Einsatz neuester digitaler Technologien in Kraftwerksanlagen auf der #Eworld 2019 am Stand der team neusta group Bild: KR – Technewable.com

Ihr Demonstrator simuliert Störanfälle, die durch Einsatz verschiedenster Technik rechtzeitig erkannt und schnellstmöglich behoben werden sollen. Die Murmeln in dem System symbolisieren Volumendurchfluss in Form von Wasser oder Gas. Das System ist als Kreislauf konzipiert, angetrieben von Motoren und verschiedenen Mechanismen. Über Tast- und Farbsensoren an der Anlage, Lichtschranken und integrierter Kamera mit Bilderkennung werden Störungen und Anomalien durch Analyse von Sensordaten in der automatischen Betriebsstörerkennungs-Lösung (ABE) von neusta sd west erkannt.

Ein dazugehöriges Alerting-Dashboard verknüpft die Störungen mit Wartungs- und Prüfaufträgen (WAIS) in einer Webapplikation. Diese vermittelt weitere Informationen zur Weiterverarbeitung an Wartungsteams. Über eine Hololens-Brille lassen sich Fehlermeldungen und Störungen in der Anlage anschauen und können direkt nach verfolgt werden. Mit diesem spielerischen Ansatz eines Demonstrators transportiert team neusta abstrakte digitale Technologien in ein anschauliches Umfeld und stellt es als Anwendungsfall in praktisch greifbarer Form dar.

2. Use Case: Digitalisierte Sektorenkopplung für Industrie und mittelständische Betriebe

Ein weiteres Beispiel, wie sich Digitalisierung für eine umfassende Energiewende nutzen lässt, zeigten die Digital Energy Solutions GmbH und Spanner Re² GmbH. Gemeinsam haben beide Unternehmen ein Pilot-Projekt gestartet, bei dem es um die Erbringung netzdienlicher Leistungen in einem Inselsystem bei gleichzeitiger Verminderung des Gesamtenergieverbrauchs von Spanner Re² geht.

Das niederbayrische Unternehmen aus Neufahrn ist seit 10 Jahren Marktführer für holzbasierte Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und setzt sich mit seinem technischen Know-how für die Wettbewerbsfähigkeit von Erneuerbaren Energien ein. Digital Energy Solution ist ein gemeinsam von der BMW Group und der Viessmann Group gestartetes Joint Venture. Seit 2016 begleitet Digital Energy Solution mit seiner Energiemonitoring-Lösung Spanner Re².

Gemeinschaftsprojekt von Digital Energy Solutions und Spanner Re2

Basierend auf dieser sind Energiebedarf und -verbrauch von Spanner Re² bekannt und wurde eine 62 Kilowatt peak PV-Anlage von Viessmann und ein BMW i3-Hochvoltspeicher mit einer Leistung von 280 kW sowie integrierter Lastspitzenkappung installiert. Zusammen mit einem BHKW, einer schlüsselfertigen Containerlösung von Spanner Re2, die für Wärme und Strom aus Holz sorgt, kann sich das Unternehmen zeitweilig selbst autark mit Energie versorgen.

Für ihr smartes lokales Stromnetz setzen die Unternehmen auf digitale Technologien zur automatisierten Steuerung. In dem auf vier Jahre angelegten Pilotprojekt kommen ein digitales Netzmanagement und eine digitale Verbrauchsregelung zur optimalen Auslastung zum Einsatz. In dem 2017 gestarteten Projekt wurden bereits verschiedenste Anwendungsfälle erfolgreich getestet und werden weitere Szenarien als Tests in den nächsten Projekt-Etappen durchlaufen.

Ein weiterer Meilenstein wird die Einbettung und Integration von Elektromobilitätslösungen und Ladestationen mit angegliedertem intelligentem Lastmanagement in das Inselsystem. Damit wird Sektorenkopplung auf kleinstem Raum für ein autarkes Energiesystem erprobt. Mit dem Projekt zielen Digital Solutions und Spanner Re² darauf ab, zum einen den Energieverbrauch von Spanner Re² insgesamt deutlich zu reduzieren. Für die Erbringung netzdienlicher Leistungen kommen Energieerzeugungs-, Speicher-, Elektromobilitäts- sowie Energiemanagement Lösungen zum Einsatz.

3. Use Case: Hardware für schlaue Netze

Was die Spanner Re² GmbH und die Digital Energy Solutions GmbH im Kleinen erproben, soll künftig auch auf kommunaler und großflächiger Ebene möglich sein. Doch dazu braucht es flexible steuerbare Netze. Damit Stromnetze schlau werden können, benötigen sie eine entsprechende Ausstattung mit Sensorik und Messtechnik. Diese muss zudem kommunikativ erreichbar sein.

Um eine sichere Kommunikationslösung für die smarten Stromnetze kümmert sich die devolo AG. Sie hat sich auf Kommunikations- und Sicherheitslösungen aus einer Hand für Energieversorger, Netz- und Messstellenbetreiber spezialisiert. Sie bringt als Pionier für Powerline-Technologien Hardware-Lösungen an den Markt, mit dem sich ebenso Smart Grids managen lassen.

BPL Headend und Repeater spannen ein flächendeckendes Kommunikationsnetz im Niederspannungscluster

BPL Headend und Repeater spannen ein flächendeckendes Kommunikationsnetz im Niederspannungscluster auf Bild: Devolo AG

Indem immer mehr dezentrale volatile Stromerzeugungsanlagen ans Netz gehen, benötigen Stromnetze eine flexible Steuerungsfähigkeit, um vor Überlastung und Ausfällen sicher geschützt zu sein. Somit ändert das Zuschalten dezentraler erneuerbarer Energieanlagen auch die Anforderungen und Aufgaben an die Stromverteilung und Netzleittechnik. Mithilfe von Smart Grids und entsprechend digitalisierter intelligenter Messtechnik sowie flexiblem Lastmanagement lassen sich diese Herausforderungen bewältigen. Smart Grids sorgen für eine flexible Steuerung der Netze, indem sie regenerative Stromerzeuger mit flexiblen Verbrauchern, Speichern, Wärmepumpen, BHKWs und Elektrofahrzeugen zusammenbringen.

Diese Aufgabe stellt sich aktuell vor allem im Niederspannungsnetz, denn mehr als 95 Prozent der installierten Erneuerbaren Energieanlagen sind an dieses angeschlossen. Über den Einbau von Smart Metering Infrastruktur und digitalen Lösungen ist ein flexibles, bedarfsgerechtes Management machbar. Dazu gehören neben Smart Meter Gateway und Steuerbox, moderne Kommunikationstechnik, die in der Lage ist Netzstände in Echtzeit zu erfassen und eine zuverlässige Datenkommunikation zu ermöglichen.

Die devolo AG setzt dabei auf Powerline-Kommunikation. Powerline-Kommunikation (auch Powerline communication, PLC) nutzt die bestehende Leitungsinfrastruktur der Verteilnetze zur Datenkommunikation. Dafür wird der Stromleitung ein zusätzliches Signal aufmoduliert, das den originären Nutzen nicht beeinträchtigt. So gewährleistet die moderne IPv6-basierte Powerline-Technologie, dass alle Akteure und Anlagen im Netz miteinander in Verbindung stehen und Informationen in kürzester Zeit austauschen können.

Hierfür stellt die devolo AG Headend-Geräte in der Ortsnetzstation für breitbandige Powerline-Cluster bereit. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen den smarten Messsystemen und den Mess- und Schaltgeräten im Niederspannungsnetz sowie die Anbindung und das Management zum IT-Backend von Netzbetreibern.  Für eine bidirektionale Datenkommunikation zu den Netzbetreibern können zudem vorhandene Stromleitungen genutzt werden, die zwischen den installierten Geräten und dem IT-Backend des Netzbetreibers geschaltet sind. Auch ältere Netzleittechnik lässt sich in das smarte Netz integrieren.

Ausblick

Die Transformation der Energiewirtschaft in eine smarte neue Energiewelt nimmt konkrete Form an. Sie wird greifbar. Das zeigten die zahlreichen innovativen Lösungen, Anwendungsbeispiele sowie Produkt- und Serviceangebote der Aussteller der E-world energy & water 2019. Innovative Lösungen und Konzepte stehen für Energie-Erzeugung, Speicherung, Handel und Transport bereit, die eine nachhaltige und effiziente Versorgung mit Energie befördern.

Doch nicht nur das, sie schaffen zudem die Voraussetzungen für die Sektorenkopplung und damit die Basis einer Verknüpfung der Bereiche Strom, Wärme und Verkehr. Darüber hinaus schaffen sie Schnittstellen zu Gebäuden, Industrie und Menschen. Indem viele Technologien und Innovationen ihrem Pilot- und Teststadium entwachsen, Business Cases entwickelt und neue Produkte am Markt ausrollen, wird es zu einem verstärkten Ineinandergreifen von unterschiedlichen Anwendungen und Lösungen kommen. Technologien wie das Internet der Dinge (IoT), Plattformen, Marktplätze basierend auf Blockchain, Künstliche Intelligenz und vieles mehr bringen neue Geschäftsoptionen für Energiemarktakteure mit sich, die sich weiter Bahn brechen werden.

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Dr. Katja Reisswig

Dr. Katja Reisswig ist freie Redakteurin mit Schwerpunkt Digitale Kommunikation. Als promovierte Sozial- und Wirtschaftswissenschaftlerin hat sie das branchenübergreifende B2B-Portals technewable.com für die grüne Wirtschaft ins Leben gerufen. Mit ihm adressiert sie grüne Innovationen, Technologien und Anwendungen. Sie stellt grünen Akteuren – Unternehmen, Start-ups, Forschungseinrichtungen und anderen Organisationen – eine Kommunikationsplattform bereit. Ihre Mission ist den Transfer hin zu einer grünen Wirtschaft zu beschleunigen, den Austausch untereinander zu befördern sowie aktuelle Entwicklungen kommunikativ zu begleiten.

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