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Automatisierte Modellierung, Analyse und Zustandsschätzung mittels Intelligenter Netzalgorithmen und Graphenmethoden, Teilvorhaben: Robuste, Modulare und Skalierbare IT Komponenten

Performance in SMGW Applications, Teilvorhaben: Prozess- und Anforderungsanalyse für ein iMSys(RLM)

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlage, Teilvorhaben: Durchführung des Feldtests

Neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh werden bis 2030 zur Erreichung der Klimaziele und der Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität benötigt. Über ein intelligentes Messsystem können diese Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleiner Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Für Großerzeugungsanlagen werden wir dafür im Projekt MeGA ein Konzept entwickeln und bis zum Feldtest bringen. Mit unserem Projekt ermöglichen wir damit die Basis für die Nutzung des Cyber-Security-Konzepts des Smart Meter Gateways (SMGW) in zusätzlichen Anwendungsbereichen. Die Stadtwerke Pforzheim hat den Schwerpunkt ihrer Arbeiten in der praktischen Erprobung der Vorhabenziele. Konkret werden wir uns intensiv im Labortest und Feldversuch beteiligen.

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlage, Teilvorhaben: Weiterentwicklung des SMGW

Neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh werden bis 2030 zur Erreichung der Klimaziele und der Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität benötigt. Über ein intelligentes Messsystem können diese Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleinere Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Im Projekt MeGA werden wir unser Smart Meter Gateway und damit interagierende Steuerlösungen für die Anwendung in Großerzeugungsanlagen mit einer installierten Leistung über 100 kW weiterentwickeln. Dabei werden Anforderungen des Anlagenbetreibers, des Marktes und des Netzes sowie der Regulatorik analysiert und in das Lastenheft für eine entsprechende SMGW-Weiterentwicklung aufgearbeitet. Im Ergebnis soll der durch das MsbG bereits gesetzlich adressierte Einsatzbereich der Erzeugungsanlagen über 100 kW mit dem Projekt MeGA auch technisch erschlossen werden, so dass entsprechende SMGW und Steuerlösungen dem Markt bereitgestellt werden können.

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlage, Teilvorhaben: Definition der Testfälle, Systemlandschaft und Anforderungen an die Laborumgebung

Neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh werden bis 2030 zur Erreichung der Klimaziele und der Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität benötigt. Über ein intelligentes Messsystem können diese Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleinere Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Für Großerzeugungsanlagen wird dazu im Projekt MeGA ein Konzept entwickelt und bis zum Feldtest gebracht. Der Schwerpunkt der THU liegt in der Konzeption und der Durchführung von Tests der im Projekt entwickelten Anwendungen im Smart-Grid-Labor und der Simulationsumgebung der THU auf der Informations-, Kommunikations- und Funktionsebene. Im Smart-Grid-Labor der THU wird dazu eine virtualisierte Simulationsumgebung eingerichtet, die die Implementierung und das Testen von Anwendungen und Komponenten der Smart-Meter-Infrastruktur ermöglicht. Die THU wird auch aus akademischer Sicht Unterstützung bei der Klärung von Anforderungen und der Spezifikation der Systemimplementierung leisten. Darüber hinaus können die im MeGA-Projekt geplanten Neuentwicklungen mit der aufgebauten Simulationsumgebung getestet und validiert werden. Insbesondere für die CLS-Steuerung in Kombination mit dem SMGW wird ein Virtualisierungskonzept entwickelt und erprobt, welches die Skalierbarkeit der Erzeugungseinheiten auf der Basis der Nutzung internationaler Normen und Standards (z.B. IEC 61850 und SunSpec-Modbus) berücksichtigt. Die THU kann auf bestehende Lösungen und breite Erfahrungen im Bereich der Integration von Smart-Meter-Infrastruktur, SMGW, CLS-Steuerbox, CLS-Backend und die Einbindung in Verteilnetzleittechnik zurückgreifen.

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlage, Teilvorhaben: Entwicklung und Evaluation von Open Source Modulen zur Integration von Steuerberechtigten in die iMSys

Neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh werden bis 2030 zur Erreichung der Klimaziele und der Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität benötigt. Über ein intelligentes Messsystem können diese Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleinere Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Für Großerzeugungsanlagen werden wir dafür im Projekt MeGA ein Konzept entwickeln und bis zum Feldtest bringen. Mit unserem Projekt ermöglichen wir damit die Basis für die Nutzung des Cyber-Security-Konzepts des Smart Meter Gateways (SMGW) in zusätzlichen Anwendungsbereichen. Der Fokus des Fraunhofer-Teilvorhabens liegt dabei auf der Entwicklung und Evaluierung von Open Source-Modulen zur Integration von Steuerberechtigten in die iMSys-Infrastruktur. Dazu werden die technischen und regulatorischen Anforderungen aus Sicht der Regelreserve und Direktvermarktung zur Nutzung der Infrastruktur gesammelt und bei der Erstellung des Umsetzungskonzepts eingebracht. Zur Anbindung und Integration von Steuerungsberechtigten werden Open Source Software-Bibliotheken, zur Fernauslesung und Ansteuerung der Anlagen für Marktpartner, implementiert. Zur Evaluierung der entwickelten Bibliotheken sowie der Infrastruktur wird prototypisch ein virtuelles Kraftwerk in Form eines Aggregators bzw. Regelreserve-Anbieter-Leitsystem aufgebaut. Die Funktionalitäten und Software-Bausteine werden vorab in einer Testumgebung (Virtual Lab) evaluiert und kontinuierlich verbessert, nachdem sie später im Rahmen der Feldtests eingesetzt werden. Während der Projektlaufzeit wird der wissenschaftliche Diskurs durch Publikation angeregt sowie die Open SourceBibliotheken kontinuierlich erweitert und der Community zur Verfügung gestellt.

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlage, Teilvorhaben: Erweiterung der Backend-Architektur

Neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh werden bis 2030 zur Erreichung der Klimaziele und der Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität benötigt. Über ein intelligentes Messsystem können diese Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleiner Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Für Großerzeugungsanlagen werden wir dafür im Projekt MeGA ein Konzept entwickeln und bis zum Feldtest bringen. Mit unserem Projekt ermöglichen wir damit die Basis für die Nutzung des Cyber-Security-Konzepts des Smart Meter Gateways (SMGW) in zusätzlichen Anwendungsbereichen. Das erste Teilvorhaben der VIVAVIS adressiert die Containerisierung der Funktionalität einer FNN-konformen Steuerbox mit den notwendigen Anpassungen im Backendsystem. Das zweite Teilvorhaben adressiert zukünftig notwendige Erweiterungen im Umfeld der Netzleittechnik für die Aufgabe zur Auswahl einer nutzbaren Flexibilitätsoption und die Korrelation der Auswahl mit Präventionsmechanismen aus KI-gestützter Prognosefähigkeit.

Energiedatenraum zum Datenaustausch in Gaia-X, Teilvorhaben: Integration der SMGW-Infrastruktur in den Energy data space

Ziel des Teilvorhabens ist es, die sich aktuell im Rollout befindliche SMGW-Infrastruktur als digitale und hochsichere Kommunikationsplattform in die zu entwickelnde Architektur eines übergreifenden, Gaia-X-konformen Datenraums für die deutsche Energiewirtschaft zu integrieren. Als eine der zentralen Energiedatenquellen sollen die über SMGW bereitgestellten Smart Meter Daten so bspw. zur Optimierung von Bestandsprozessen wie dem Bilanzkreismanagement oder auch als Basis für neue Geschäftsmodelle und berechtigte Akteure gleichermaßen niederschwellig wie auch unter Wahrung von Datenschutzbelangen zugänglich gemacht werden. Der souveräne Austausch dieser Daten über einen Energiedatenraum führt zu einer Beschleunigung und Komplexitätsreduktion energiewirtschaftlicher Prozesse und trägt einen entscheidenden Teil zu einer umfassenden Sektorenkopplung des Energiebereichs bei. Als Konsequenz verspricht die Integration der SMGW-Infrastruktur in einen Energiedatenraum durch die damit verbundenen Mehrwerte für bspw. Netzbetreiber oder auch Energieserviceanbieter eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Infrastruktur sowie die Öffnung für neue Geschäftsmodelle und Marktbereiche.

Energieeffizienzbasierte Regelung von dezentral gespeisten Wärme- und Kältenetzen unter Berücksichtigung von Lebensdauereffekten, Teilvorhaben Begleitung des Vorhabens, Praxisumsetzung und Wissenstransfer

Ziel des Vorhabens ist es, die Grundlagen für den energieeffizienz- und lebensdaueroptimalen Betrieb von Fernwärme- und Fernkältenetze zu erarbeiten. Berücksichtigt werden dabei die zukünftig regenerative und eher dezentrale Erzeugungsstruktur, niedrigere Vorlauftemperaturen sowie ein zunehmender Ausbau der Sensorik durch Smart Metering. Zur Erreichung dieser Ziele sollen Modelle zur Ermittlung von Energieverlusten sowie Stressfaktoren entwickelt und durch Messungen von z.B. Temperatur und Feuchtigkeit im Boden kalibriert werden. Weiterhin soll ein vorhandenes, hydraulisches Netzberechnungsverfahren um die thermische Komponente erweitert sowie für die Anwendung auf Kältenetze angepasst werden. Lebensdauerverluste sollen auf Basis von Erkenntnissen aus dem Forschungsvorhaben 'FW-lnstandhaltung' abgeschätzt werden. Zudem sollen diesbezüglich neue, Kl-basierte Algorithmen entwickelt werden. Das Verfahren zur Netzberechnung soll um diese Lebensdauerprognose erweitert werden, sodass jederzeit die hydraulischen und thermischen Zustandsgrößen sowie Stressfaktoren vorliegen und bei der Netzregelung berücksichtigt werden können. Auf Basis dessen sollen sowohl ein modellprädiktiver als auch ein Kl-basierter Ansatz zur optimalen Netzregelung entwickelt und im praktischen Einsatz erprobt werden. Teilvorhaben: Begleitung des Vorhabens, Praxisumsetzung und Wissenstransfer Im Rahmen dieses Teilvorhabens begleitet der AGFW die forschenden Verbundpartner und unterstützt die Umsetzungen der entwickelten Ansätze und Verfahren in der Praxis. Der Beitrag des Branchenverbands umfasst die Einbringung von zusätzlicher Messtechnik, die Durchführung von Messungen, die Begleitung bei der Dokumentation und die Veröffentlichung der Ergebnisse sowie die Verbreitung der Forschungsergebnisse in der Fernwärmebranche. Weiterhin prüft der AGFW eine Einbindung in eine bestehende Umgebung zur Verfügung und führt Veranstaltungen für die Zielgruppe durch.

Energiedatenraum zum Datenaustausch in Gaia-X, Teilvorhaben: Aufbau und Betrieb eines Energiedatenraums zum Austausch von energiewirtschaftlichen Stamm- und Bewegungsdaten unter Einbindung von intelligenten Messsystemen

Das Konsortialvorhaben energy data-X baut einen Datenraum auf Basis der Gaia-X-Architektur auf, der künftig den souveränen Datenaustausch in digitalen Wertschöpfungsnetzwerken ermöglichen soll. Die Daten werden dezentral bereitgestellt und dezentral verwaltet, jedoch über den föderierten Datenraum als virtueller Zugangsweg erschließbar gemacht. Der Fokus in diesem Teilvorhaben liegt auf der Umsetzung von zwei Anwendungsfällen der Energiewirtschaft: zum einen schwerpunktmäßig auf der Integration intelligenter Messsysteme mit ihren Stamm- und Bewegungsdaten und im weiteren auf der Bereitstellung von Kleinflexibilitäten durch automatisierte Prozesse.

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