Entwicklung und Erprobung eines datengetriebenen Energiemangementsystems für vernetzte Gewerbe- und Industrieareale

Um die möglichen Effekte eines digital und intelligent vernetzten Arealnetzes mit Beteiligung von produzierenden Unternehmen darzustellen und Herausforderungen für die breite Umsetzung in der Praxis zu ermitteln, schreibt das Kompetenzzentrum für Energieeffizienz durch Digitalisierung (KEDi), ein Projekt der Deutschen Energie-Agentur GmbH (dena), die Umsetzung eines entsprechenden Praxisprojekts aus. Zentrale Elemente des Praxisprojekts sind ein Gewerbepark mit produzierenden Unternehmen und bereits vorhandenen erneuerbaren Eigenerzeugungsanlagen und -speichern, die bereits über ein System von Stromleitungen miteinander verbunden sind, im Idealfall existiert bereits ein Arealnetz und viele Anlagen der produzierenden Unternehmen sind bereits digitalisiert. Darauf aufbauend soll nun im Rahmen des Praxisprojekts ein software-basiertes, datengetriebenes Energiemanagementsystems (EMS) für das intelligent vernetzte Arealnetz installiert und erprobt werden. Mit dem EMS sollen in Echtzeit die Energiever-bräuche sowie die Energieerzeugung und -speicherung im Areal überwacht und gesteuert werden. Das EMS soll defi-nierte Szenarien und Anwendungsfälle (Use Cases) ermöglichen, die durch gezielte Steuerung einzelner Prozesse eine energiebezogene Optimierung des Betriebs zulassen. Das System soll in einer realen Umgebung in einem Gewerbege-biet mit Arealnetz getestet bzw. darin über einen Zeitraum von mindestens drei Monaten betrieben werden. Das Pra-xisprojekt soll als Kooperationsprojekt unter Beteiligung von Arealnetzteilnehmern, Softwareanbietern und in enger Abstimmung mit dem Verteilnetzbetreiber durchgeführt werden. Die Besonderheit des geplanten Praxisprojekts ist, dass alle relevanten Daten aller beteiligten Anlagen und Maschinen und Energiequellen sowie ggf. vorhandener Speicher in einer cloudbasierten Plattform gebündelt zusammenlaufen und durch den Auftragnehmer ausgewertet werden sollen. Das heißt, dass nicht nur in Bezug auf das einzelne Unter-nehmen im Areal der Betrieb optimiert wird, sondern für das Areal als Ganzes. Ein weiterer Effekt soll sich für den Netzbetrieb ergeben, indem Engpässe vermieden und Kostenvorteile (z. B. bzgl. Phasen günstiger erneuerbarer Ener-gien oder bzgl. Lastspitzenglättung) genutzt werden. Die Cloud-Plattform soll für die Laufzeit des Projekts genutzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Ausschreibung soll das Arealnetz ein Produktionsstandort sein (Gewerbegebiet oder Industriepark). Quartiere/Privathaushalte werden ausdrücklich nicht berücksichtigt. Das Arealnetz soll durch intelligent vernetzte Teilnehmer (Unternehmen im Areal) und Komponenten (Erneuerbare Energiequellen, Energieverbrau-cher wie Maschinen und Anlagen, Energiespeicher) gekennzeichnet sein, welche das EMS einbinden soll. Weitere Merkmale sind eine variable Energiesituation im Arealnetz, die je nach den Rahmenbedingungen durch die Dynamik im Arealnetz (intern) oder durch das Verteilnetz (extern) aktiv beeinflusst werden kann. Außerdem soll das Arealnetz im Idealfall in der Lage sein, einen microgrid-typischen Zustand näherungsweise oder ganz anzunehmen, das heißt unabhängig vom übergeordneten Netz funktionsfähig sein. Da das geplante Vorhaben in einem vorhandenen Areal umgesetzt werden soll, kann nur mit den vorhandenen Energieverbrauchern und Energieerzeugungsanlagen bzw. -speichern gearbeitet werden. Mindestens vorhanden sein sollen jedoch: - verschiedene elektrisch betriebene Anlagen bzw. Maschinen mit einer Leistung von mind. 100 kW, - eigene Energieerzeugungsanlagen (z. B. Photovoltaik) mit einer Gesamtleistung von mind. 100 kW, - Energiespeicheranlagen, - Infrastruktur (Sensorik, Zähler) zur Erfassung von Verbräuchen und Erzeugungsleistung sowie zur elektroni-schen und automatisierten Übertragung an das EMS. Die notwendige Hardware zur Erfassung und Übertragung der Daten muss in dem Arealnetz bzw. in den beteiligten Unternehmen bereits vorhanden sein oder zzt. sowieso installiert werden. Falls in dem Areal bestimmte Elemente, z. B. Batteriespeicher, nicht vorhanden sind, sollen diese durch digitale Zwillinge simuliert werden. Übergeordnetes Gesamtziel des Praxisprojekts ist der Nachweis von Funktionstüchtigkeit und Nutzen eines EMS zum datenbasierten Betrieb eines gewerblichen bzw. industriellen Arealnetzes. Es sollen mehrere Teilziele für das Vorhaben formuliert werden, auf welche im Abschlussbericht (vgl. Abschnitt 2.3, Leistungspaket 3) eingegangen werden muss: • Erprobung der verfügbaren bzw. zu verbauenden digitalen Technologien für vernetzte Arealnetze mit zent-ralem EMS (Belastungsgrenzen, Skalierbarkeit etc.). • Sichtbarmachung von betriebswirtschaftlichen Potenzialen vernetzter Arealnetze (Kostensenkungen und Steigerung der Energieeffizienz für die beteiligten Gewerbetreibenden bzw. Industrieunternehmen, Vorteile für das Netzengpassmanagement des Verteilnetzbetreibers). • Ermittlung des Flexibilitätspotenzials des Arealnetzes intern und für das angeschlossene Verteilnetz und Bei-trag zum Netzengpassmanagement im Verteilnetz (Arealnetze als temporäre Energiequellen für das Verteil-netz, umgekehrt bei Überangebot an Strom im Verteilnetz Abnahme überschüssigen Stroms durch das Are-alnetz). • Sichtbarmachung der Vorteile vernetzter Arealnetze mit zentralem EMS und digitalisierten Unternehmen, um private Investitionen in die intelligente Vernetzung gewerblicher und industrieller Areale in der Breite an-zustoßen. • Mögliche Ableitung bzw. Weiterentwicklung von (technischen) Standards oder „Blaupausen“ für die zuverlässige Vernetzung von Einrichtungen zu Arealen mit Microgrid-Eigenschaften.