Industrial IoT für Smart Grid-Anwendungen im Feld

Zusammenfassung

Die Energiewende bewirkt eine Transformation des Energiesystems, die zu großen Herausforderungen für den Verteilernetzbetrieb führt. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass bis dato passive Verteilernetz-Abschnitte, welche historisch reine Verbraucher waren, nunmehr durch dort verortete dezentrale Erzeugung und proaktive Netzteilnehmer – wie Photovoltaikanlage, Speicher und E-Mobility – aktiv Einfluss auf den Netzbetrieb nehmen. Durch die Integration und den Einsatz intelligenter Automatisierung sollen diese Netzabschnitte in Zukunft aktiv gesteuert werden. Das daraus resultierende Gesamtsystem stellt ein cyber-physikalisches System dar, dass durch einen hohen Komplexitätsgrad gekennzeichnet ist und die elektrische und algorithmische Welt mittels geeigneter IKT-Infrastruktur koppelt. Es ist davon auszugehen, dass die Steuerung und Automatisierung in solchen Systemen immer individueller wird. Dafür bedarf es flexibler und (hinsichtlich Installation und Wartung) einfach zu bedienender Automatisierungssysteme, die es den Betreibern von Verteilernetzen erlauben, individualisierte Lösungen nahtlos in ihren Netzen zu integrieren. Dieser Beitrag beschreibt einen Systemansatz, der aufbauend auf einer Industrial Internet-of-Things(IoT)-Plattform die Interaktion der notwendigen physikalischen Modelle und Anwendungen realisiert und somit zur Lösung dieser Herausforderungen eingesetzt werden kann.

Abstract

Currently an increased integration of distributed energy resources and prosumers into the distribution system can be observed. These new resources range from renewable energy resources such as PV-systems, to storage systems, and e-mobility charging stations. This trend is coined under the term “Energiewende” and presents a challenge for the system operators, as the grid-level (where the integration of these entities happens) was initially designed for distribution purposes only and was thus operated passively. In order to mitigate and solve resulting problems, intelligent automation systems can be used to actively operate these grids. The resulting system constitutes a cyber physical system, which is characterized by a high degree of complexity and connects the electrical and the algorithmic world, using a suitable ICT infrastructure. As the control and automatization of such systems becomes more and more individual, flexible and simple to use (regarding installation and maintenance) automation systems are required, which allow the operator the seamless integration of individualized solutions into their grids. This article describes a system approach that is based on industrial Internet-of-Things technology and allows realizing the required interaction between the physical models and applications; thus presenting a solution to solve these challenges.