KI für das Engpassmanagement

Im Forschungsprojekt RESIGENT wurde erfolgreich getestet, wie private Energiemanagement-Systeme und Sensorik in den Schaltanlagen – unterstützt durch KI – zusammenarbeiten können, um Netzengpässe frühzeitig zu erkennen. 

Das Ziel des Projekts, an dem neben dem Fraunhofer IMS (Konsortialleitung), die Universität Siegen, die EEBUs-Initiative, die Hager Group,  Vivavis und die Stadtwerke Haßfurt beteiligt sind, ist es, Überlastungen im Stromnetz durch selbstregelnde Mechanismen zu vermeiden. Dazu wurde ein lokales Energiemanagement-System (EMS) für Haushalte, ein Sensorsystem, das in den Schaltanlagen des Verteilnetzes für die Netzzustandsanalyse eingesetzt wird, und eine KI-gestützte Koordinierungsfunktion (KOF) entwickelt und zu einem Gesamtsystem zusammengefügt. Die KOF analysiert den Stromverbrauch aus den aktuellen Messdaten des Verteilnetzes sowie aus den EMS in den Häusern. Zusammen mit weiteren Informationen, wie Wetterprognosen und Lastprofilen, prognostiziert die KOF den Lastzustand des Netzes. Droht eine Überlastung, erhält der Netzbetreiber eine Warnung und kann rechtzeitig eingreifen.  Ein zentraler Bestandteil der KOF ist die bidirektionale Kommunikation vom Netzbetreiber bis zum Endkunden. Diese Architektur ermöglicht nicht nur den kontinuierlichen Datenaustausch für prädiktive Analysen, sondern bildet auch die Funktion des akuten Lastabwurfs nach §14a EnWG ab.

Test in ausgewählten Haushalten 

Das Stadtwerk Haßfurt hat als Projektpartner und Netzbetreiber Interessent:innen für den Pilotversuch gewinnen können und Teile seines Netzes zur Verfügung gestellt. Für die am Projekt teilnehmenden Haushalte wurden konkrete Anreize geschaffen, ihren Stromverbrauch in Zeiten mit weniger Bedarf zu verschieben. Dazu generiert die KOF für den Folgetag eine stundenfeine, flexible Strompreistabelle und stellt diese über das EMS den Haushalten zur Verfügung. Parallel können die Teilnehmenden ihre Ladepräferenzen in einer Smartphone-App festlegen.

Anhand der Tarife und Ladebedarfe ermittelt das EMS den idealen Ladezeitpunkt und verschiebt die Ladung beispielsweise in die Nacht, wenn das lokale Netz weniger belastet ist. Dadurch wird das Laden für die Endkund:innen zukünftig günstiger und für den Netzbetreiber transparenter und besser steuerbar – ein Nutzen für beide Seiten.

Hohe Sicherheitsstandards für die Datenübermittlung 

Berücksichtigt wurden in RESIGENT auch die besonderen Anforderungen an die Cyber-Sicherheit. So kommuniziert die KOF zum EMS entweder über den MQTT-Standard oder über eine zusätzliche Steuerbox nach EN 61850-Standard mit EEBUS-Protokoll. In beiden Fällen findet diese Kommunikation in einem gesicherten Kanal über das Smart-Meter Gateway SMGW statt. (pq)

50,2 Magazin für intelligente Stromnetze