Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderte Verbundprojekt „SEGuRo - SEcure Grids for Redispatch 2.0“ konnte im Dezember 2022 genehmigt und begonnen werden.

Mit einer Laufzeit bis Ende des Jahres 2025 soll in dem zugehörigen Teilprojekt „SmaGFit- Smart Grid Field Test – Herne“ gemeinsam mit der RWTH-Aachen und weiteren Projektpartnern aus Industrie und öffentlichem Sektor Forschungsarbeiten zu sicheren und digitalen Stromnetzen im Reallabor der Stadt Herne durchgeführt werden.

Projektkurzbeschreibung:

Die Energiewende ist für uns nicht nur aufgrund der aktuellen sicherheitspolitischen Lage, Energieressourcenknappheit und Energiepreisexplosion von Belang. Ein Wandel hin zu nachhaltigen Energiequellen ist vor allem auch angesichts des Klimawandels eine zentrale Aufgabe unserer Generation für die Sicherheit und Zukunft nachfolgender Generationen.

Dieses Spannungsfeld wird an der Hochschule Bochum insbesondere durch die Entwicklung sowie auch Erprobung neuartiger, digitaler Energie-Lösungen für urbane Räume vorangetrieben. Im Rahmen des BMWK-Projektes SEGuRo werden wir gemeinsam mit der RWTH Aachen und dem lokalen Energieversorger Stadtwerke Herne AG entsprechende F&E-Arbeiten zur sicheren Digitalisierung eines Stromnetzabschnittes im realen Stadtumfeld umsetzen. Die Entwicklung hin zu einem sog. Smart Grid geschieht dabei gemeinsam mit Akteuren aus Wirtschaft, Wissenschaft und Öffentlichkeit. In diesem Zusammenhang wird auch von sog. Smart-Energy-Lösungen gesprochen, wobei ein besonderer Fokus auf das Themengebiet der sicheren, kritischen Energie-Infrastrukturen gelegt wird.

Die zunehmende Durchdringung von verteilten Erzeugern (z.B. Photovoltaik-Anlagen) und Lasten (z.B. Elektroautos und Wärmepumpen) auf Verteilnetzebene führt zu einem dynamischeren und zunehmend unvorhersehbaren Netzverhalten. Dies erfordert eine flexible Regelung der Anlagen in Verteilnetzen, um diese möglichst in Einklang mit den Lasten zu bringen, damit weiterhin Versorgungssicherheit und Netzstabilität zu gewährleisten sowie kritische Netzzustände zu vermeiden. In diesem Zusammenhang wird im Rahmen des Netzausbaubeschleunigungsgesetzes der Redispatch 2.0 eingeführt, welcher die Verschiebung der Stromproduktion auch für kleinere Anlagen ab 100kW vorsieht. Eine dementsprechende Regelung erfordert innovative Lösungen zur Verteilnetzüberwachung, welche ein ganzheitliches Systemverständnis ermöglicht und in diesem Projekt entwickelt werden soll.

Das SEGuRo Konzept sieht eine fälschungssichere Signierung von Messdaten direkt am Messpunkt, einen sicheren Kommunikationskanal zur Übertragung der Daten und eine echtzeitfähige Monitoring Plattform vor. Die Monitoring Plattform umfasst im Wesentlichen eine Kombination aus digitalem Zwilling und dynamischer Netzzustandsschätzung sowie Datenmanagement und Visualisierung. Eine solch vollumfängliche Kombination von Technologien ist eine Innovation in der Netzüberwachung und bietet eine elementare digitale Grundlage, nicht nur zur Netzregelung, sondern auch für die flexible Abrechnung von u.a. neuartigen Netzdienstleistungen.

Projektziele:

Voraussetzung für eine flexible Regelung ist zunächst ein genaues Systemverständnis. Ziel des Projekts ist es deshalb, auf Basis einer detaillierten Systemmodellierung einen digitalen Zwilling, d.h. ein Abbild des gesamten Systems und nicht nur einzelner Komponenten, zu realisieren. Der digitale Zwilling unterscheidet sich von einer reinen Simulation insofern, dass er echtzeitfähig ist und die nötigen Schnittstellen besitzt, um in Kombination mit aktuellen Messdaten den operativen Betrieb des Stromnetzes zu unterstützen. Beispielsweise soll mit Hilfe des digitalen Zwillings die Zustandsschätzung gerade in Gebieten unterstützt werden, in denen sich wenige Messpunkte befinden. Außerdem können Prognosen für verschiedene zukünftige Szenarien berechnet werden und neue Regelungsstrategien oder Komponenten können anhand des digitalen Zwillings auf Kompatibilität mit dem echten Netz getestet werden, bevor sie ins Feld integriert werden.

Die HS Bochum möchte gemeinsam mit ihrem langjährigen Kooperationspartner Stadtwerke Herne AG und dem SEGuRo-Forschungskonsortium im Netzgebiet der Stadt Herne neuartige IoT- & ICT- Möglichkeiten (Internet of Things & Information and Communication Technologies) auf Basis eines Reallabor-Piloten erforschen und mitentwickeln. Die Arbeitsschwerpunkte der HS Bochum liegen auf der Mitarbeit bei der Szenarien- und Anforderungsdefinition für sichere, intelligente Stromnetze sowie auch auf der gemeinsamen Ausgestaltung einer Echtzeit-Plattform zur Netzüberwachung und - steuerung im Reallabor Herne, welches der HS Bochum aufgrund gemeinsamer, mehrjähriger Projekte in der Stadt bereits hinlänglich bekannt ist. Die Hauptschwerpunkte liegen dementsprechend auf der Vorbereitung und Durchführung der notwendigen Smart-Grid-Feldtests sowie der F&E&I-Arbeiten zur Monetarisierung von Smart Grid basierten Netzdienstleistungen. Zudem wird die HS Bochum das SEGuRo-Konsortium bei der Dissemination und Verwertung der Projektergebnisse verstärkt unterstützen. Damit sollen im Reallabor Herne insbesondere zukünftige, monetäre Potenziale technisch realisierbarer Secure Smart Grids in Bezug auf Smart Energy ergründet werden, welche als digital vernetzte Energielösungen die sog. Energiewende unterstützen und stückweit helfen können, diese auch anderenorts umzusetzen. Das Beispiel des Reallabors Herne soll zum Status Quo avancieren und auch als Blaupause für andere Regionen in Deutschland und international gelten.

Kontakt:

Prof. Dr. Haydar Mecit (Projektleitung)