Bedingt durch den Ausbau dezentraler, erneuerbarer Energiequellen sowie steuerbarer Lasten und Speicher (z.B. Elektromobilität) gewinnt die Kontrolle von Energiesystemen – mit dem Ziel der Stabilitätshaltung – zunehmend an Komplexität. Gleichzeitig soll der Ausbaubedarf des Stromnetzes möglichst gering gehalten werden.
Der von 5Gain verfolgte Lösungsansatz zur Bewältigung dieser Herausforderung ist die Einteilung des Energienetzes in Zellen, innerhalb derer ein dezentrales, weitgehend autonomes Last- und Einspeisemanagement durchgeführt wird. Dementsprechend ergeben sich als wesentliche Ziele des Projektes die Entwicklung und Evaluierung von Konzepten für zellulare Energiesysteme, deren regionales Entnahme- und Erzeugungsverhalten mittels maschineller Lernverfahren optimiert wird. Die Abrechnung in solchen autonomen Energiezellen erfolgt direkt zwischen den involvierten Einheiten (Smart Contracts).
Weiterhin wird die Machbarkeit zusätzlicher, erst durch 5G-Netze ermöglichter Dienste, wie z.B. die Datenratenintensive, automatisierte Fernwartung verteilter Infrastrukturen durch Drohnen, analysiert. Die dafür erforderliche Vernetzung aller Einheiten einer Zelle unter Einhaltung notwendiger Dienstgütegarantien kann nicht über aktuelle, öffentliche IKT-Infrastrukturen (LTE, etc.) umgesetzt werden. Hingegen ermöglichen neuartige 5G Mobilfunknetze über den Einsatz von Network Slicing eine dynamische, dedizierte Zuweisung von ortsbezogenen Übertragungsressourcen auf Basis geteilter Kommunikationsinfrastrukturen (Regional Network Slices) für Energiesystemanwendungen. Sich dabei eröffnende neue Geschäftsmodelle werden hierbei ebenso erforscht wie sich durch die zellulare Struktur des Lösungsansatzes ergebenen Wechselwirkungen mit der Stadtentwicklung.
Durch den autonomen Charakter der Energienetzzellen sowie korrespondierender 5G Kommunikationsnetze kann ein hohes Maß an Abhärtung gegenüber Störungen und Ausfällen erzielt werden (Resilienz). Zudem ist eine Vernetzung im Weitbereich vorgesehen. Hierbei soll in Abgrenzung zu anderen Projekten nicht nur die Einbindung in öffentliche 5G Infrastrukturen, sondern vor allem die Machbarkeit regionaler, in Verantwortung von energiewirtschaftlichen Unternehmen betriebenen 5G Netzen untersucht werden. Die entsprechende 5G Netztechnik wird dabei auf Basis von quelloffenen Software-Defined Networking (SDN) und Software-Defined Radio (SDR) Systemen realisiert. Aspekte der Cybersicherheit sind dabei integrativ mit allen Teilbereichen des Projekts verwoben, um die Sicherheit der kritischen Infrastrukturen zu gewährleisten.
Fakten zum Projekt:
Programm:
Angewandte nichtnukleare Forschungsförderung im 7. Energieforschungsprogramm
„Innovationen für die Energiewende“ vom 01.10.2018
Projektlaufzeit:
01.12.2019 – 30.11.2022
