Überblick: Die Energierevolution
In einer Zeit, in der der Übergang zu erneuerbaren Energien eine unumgängliche Notwendigkeit darstellt, konzentriert sich das Forschungsprojekt VideKIS auf innovative Lösungen, um den zuverlässigen und sicheren Betrieb zukünftiger dekarbonisierter Energiesysteme zu gewährleisten. Angesichts des Rückgangs konventioneller Kraftwerke aufgrund des Atom- und Kohleausstiegs rücken dezentrale Erzeugungsanlagen, wie Wind-, PV- und Wasserkraftwerke in Kombination mit Batteriespeichern, verstärkt in den Fokus. Diese Anlagen spielen eine entscheidende Rolle, indem sie Systemdienstleistungen wie die Frequenzhaltung übernehmen, eine Aufgabe, die traditionell von konventionellen Kraftwerken wahrgenommen wurde. VideKIS strebt an, durch die Entwicklung eines virtuellen Kraftwerks (VPP) die Potenziale kleiner Kraftwerke voll auszuschöpfen, indem es deren Betrieb auf Basis von Marktergebnissen und Wetterdaten optimiert und bisher ungenutzte Ressourcen wie die Trägheit von Oberwassergräben kleiner Laufwasserkraftwerke nutzt.
Darüber hinaus adressiert das Projekt administrative Herausforderungen, um die Integration kleiner Anlagen in den Energiemarkt zu erleichtern und einen Anreiz für Zusatzerlöse zu schaffen. Die Entwicklung und Implementierung eines solchen umfassenden Systems markiert einen wichtigen Schritt hin zu einem grüneren, effizienteren und sichereren Energiesystem. Indem es den Betreibern kleiner Anlagen ermöglicht wird, aktiv am Energiemarkt teilzunehmen und gleichzeitig zur Netzstabilität beizutragen, leistet VideKIS einen wesentlichen Beitrag zur Förderung der Energiewende und zur Sicherung einer nachhaltigen Energiezukunft.
Das Ziel dieses Blog-Posts ist es, die Bedeutung des Übergangs zu erneuerbaren Energien und die Rolle innovativer Lösungen wie VideKIS in diesem Prozess hervorzuheben. urban energy hat durch die Teilnahme an diesem Projekt tiefgreifende Einblicke in die Herausforderungen und Möglichkeiten der Energiewende gewonnen. Diese Erfahrungen fließen in unsere Produkte und Dienstleistungen ein, die Unternehmen und Kommunen auf ihrem Weg zur Nachhaltigkeit und Energieeffizienz unterstützen. Wir streben danach, einen Beitrag zur Gestaltung einer nachhaltigen Zukunft zu leisten und laden alle Interessierten ein, sich mit uns zu vernetzen und Teil dieser spannenden Reise zu werden.
Die Herausforderung: Ein Netz im Wandel
Während konventionelle Kraftwerke nach und nach aus dem Energiemix verschwinden, steht das Netz an der Schwelle zu einer Ära, in der erneuerbare Energiequellen nicht nur eine Ergänzung, sondern das Rückgrat der Stromversorgung bilden. Diese unausweichliche Transformation eröffnet ein Fenster für innovative und nachhaltige Energiekonzepte. Wind-, Solar- und Wasserkraftwerke bringen zwar Schwankungen mit sich, diese sind jedoch Teil eines natürlichen Übergangs zu einem smarteren, flexibleren Netz.
Doch dieser Wandel bringt gewichtige Herausforderungen mit sich. Der regulatorische und administrative Aufwand, der für die Integration dieser erneuerbaren Kraftwerke in das bestehende Netz erforderlich ist, ist beträchtlich. Die Präqualifikation von Kraftwerken für Regelreserveanbieter (PQ-Bedingungen), die Prognose von Kraftwerksleistung und Marktpreisen, die komplexe Portfoliooptimierung, die präzise Anlagensteuerung und die akkurate Abrechnung - all dies sind Aufgaben, die eine außergewöhnliche Menge an Ressourcen und Fachwissen erfordern. Diese Probleme sind nicht trivial und stellen einen kritischen Punkt in der Energiewende dar. Ohne eine innovative Lösung könnten sie zu einem Engpass werden, der das Potenzial der Erneuerbaren bremst.
Die größte Herausforderung liegt in der Prognose: Die Vorhersage der Stromerzeugung, die eng mit den Launen des Wetters verknüpft ist, sowie die Vorhersage der Marktpreise, erfordern eine außerordentliche Präzision. Ohne den Einsatz von KI-Technologien ist das erforderliche Maß an Genauigkeit und Zuverlässigkeit kaum zu erreichen. Die Überwindung dieser Hürden ist entscheidend, um die Wirtschaftlichkeit zu sichern, die Netzstabilität zu gewährleisten und das volle Potenzial der erneuerbaren Energien zu erschließen.
Unsere Mission: Intelligenz in die Energiewelt bringen
Das Forschungsprojekt VideKIS, an dem führende Institutionen und Unternehmen der Energiebranche beteiligt sind, steht für die konsequente Weiterentwicklung des Energienetzes. Das Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft (ie³) der TU Dortmund bildet dabei mit seiner Expertise im Bereich der elektrischen Netze und der Integration von erneuerbaren Systemen das wissenschaftliche Fundament. urban energy bringt fortschrittliche Cloud- und KI-basierte Energiemanagementsysteme ein, unterstützt von adesso mit tiefgreifendem energiewirtschaftlichem Fachwissen und IoT-Plattformlösungen. Die H&S Hard- & Software Technologie GmbH & Co. KG steuert Know-how bei der Anlagensteuerung von Wasserkraftwerken bei, während die Mainzer Stadtwerke (PIONEXT) nicht nur ihre Kraftwerksexpertise, sondern auch echte Laufwasserkraftwerke an der Ruhr für die Validierung des Systems zur Verfügung stellen.
Das Kernstück von VideKIS ist ein innovatives Leitsystem, das ein virtuelles Kraftwerk (VPP) schafft, indem es eine Vielzahl kleiner, dezentraler Anlagen zu einem effizienten und reaktionsfähigen Energieverbund verbindet. Dieses System integriert neu entwickelte dezentrale Steuereinheiten (Regler), die direkt in den Kraftwerken verbaut werden, um sie zu intelligenten Energieerzeugern zu machen, die auf Befehle und Fahrpläne vom Leitsystem reagieren können. Das Leitsystem nutzt KI-gestützte Prognosen für die Marktpartizipation und die Energieproduktion. Diese Technologie ermöglicht es, auf den Day-Ahead-Märkten und dem Markt für Primärregelleistung zu agieren, das Energieportfolio zu optimieren, zu steuern und zu überwachen. Auch die Kommunikation mit dem Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) und die Automatisierung des Abrechnungsprozesses werden im Projekt betrachtet.
Die Mission des Projekts VideKIS ist klar: In diesem hochmodernen VPP sorgt die Kombination aus KI-gesteuerter Prognose und Echtzeit-Steuerung für eine nahtlose Integration in den Energiemarkt. Durch die intelligente Anbindung und Automatisierung wird nicht nur die Netzstabilität gesichert, sondern auch ein ökonomisch effizienter Betrieb gefördert, der die Energiewende wirtschaftlich tragfähig macht.
Übersicht über das entwickelte Leitsystem eines Virtuelle Kraftwerks, das Erneuerbare bündelt um das Netz zu stabilisieren.
Die Reise: Von der Idee zur Wirklichkeit
Die Reise des Forschungsprojekts VideKIS nahm ihren Anfang mit einer gründlichen Anforderungsanalyse und der Entwicklung einer Systemarchitektur, die das Fundament für ein zukunftsweisendes Leitsystem legte. Dieses System sollte nicht nur technisch machbar sein, sondern auch wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeitsziele unterstützen. urban energy konzentrierte sich darauf, das Konzept für eine Plattform zu entwerfen, die eine reibungslose Kommunikation zwischen den Komponenten des virtuellen Kraftwerks ermöglicht. Wertvolle Einblicke wurden durch die explorative Datenanalyse gewonnen, insbesondere bei Wasserkraftwerken, welche die Basis für die folgenden Schritte bildeten.
Im Zentrum dieses Systems standen die speziell von urban energy entwickelten Komponenten. Die Prognosekomponente revolutionierte die Vorhersage der Energieproduktion mit innovativen ML-Modellen, die für die bislang wenig erforschten Laufwasserkraftwerke maßgeschneidert waren. Die Optimierungskomponente machte sich komplexe mathematische Algorithmen zunutze, um basierend auf Leistungsprognosen und Marktergebnissen Fahrpläne zu erstellen. Parallel dazu gewährleistete die Monitoring-Komponente eine lückenlose Überwachung aller Live-Daten aus den Kraftwerken, um jederzeit schnell auf Ausfälle reagieren zu können.
Erfolge feiern: Unsere Ergebnisse
Die erfolgreiche Implementierung und Integration der Dienste in die Cloud markierte einen bedeutenden Meilenstein für VideKIS. Durch die Bereitstellung von Prognose-APIs für eine Vielzahl von Kraftwerkstypen wie Wasserkraftwerke, Photovoltaikanlagen und Blockheizkraftwerke wurde eine umfassende Lösung für das aktive Energiemanagement und die Echtzeitüberwachung geschaffen.
Das Zusammenführen der Software-Komponenten von urban energy und adesso, einschließlich Marktprognosen, Abrechnungssystemen und dem Frontend für das Leitsystem, mit den Hardwarekomponenten von H+S, speziell der dezentralen Steuereinheit, ermöglichte die Bildung eines integrierten Leitsystems mit direkter Schnittstelle zu den einzelnen Kraftwerken. Diese synergetische Integration der verschiedenen Technologien und Fachkenntnisse aller beteiligten Partner in ein gemeinschaftliches System war ein außergewöhnlicher Erfolg. Es war eine Freude zu sehen, wie nach zwei Jahren die gesamte Forschungsarbeit aller Beteiligten zusammenkam, ein wichtiger Schritt, der die Chance eröffnet, die Energiebranche nachhaltig zu wandeln.
Die bevorstehenden Feldtests mit echten Kraftwerken und der Aufbau eines Demonstrators stehen als nächste Schritte an. Diese werden nicht nur die praktische Anwendbarkeit und Wirksamkeit der entwickelten Lösungen unter Beweis stellen, sondern auch als Plattform dienen, um die Ergebnisse des Projekts einer breiteren Öffentlichkeit zu präsentieren. Darüber hinaus sind weitere wissenschaftliche Veröffentlichungen geplant, um die Erkenntnisse aus dem Projekt mit der Fachwelt zu teilen und so einen wertvollen Beitrag zum Fortschritt der Energiewende zu leisten.
Was die Zukunft bringt: Vision und Ausblick
Die Vision für die Zukunft, die durch die Ergebnisse von VideKIS ermöglicht wird, ist eine der Innovation und Nachhaltigkeit im Energiemanagement. Das Projekt hat den Weg für intelligente, effiziente und umweltfreundliche Lösungen in der Energieversorgung geebnet. urban energy und seine Partner sind fest entschlossen, diese Vision weiter voranzutreiben, indem sie die Grenzen des Möglichen erweitern und die entwickelten Technologien kontinuierlich verbessern. Der Aufruf zum Handeln ist klar: Gemeinsam können wir Teil einer Zukunft sein, die durch fortschrittliche Energielösungen, Nachhaltigkeit und eine verbesserte Lebensqualität für alle gekennzeichnet ist.
Über urban energy
Die Beteiligung am Projekt VideKIS markiert für urban energy einen wichtigen Meilenstein in der Förderung technologischer Innovationen im Energiesektor, besonders durch den gezielten Einsatz von Data Science und KI. Unser Engagement manifestiert sich auch in der Entwicklung unserer Softwarelösung ZeroC, einem fortschrittlichen CO2-Management-Tool, das die Erfassung und Visualisierung von Energie- und Emissionsdaten vereinfacht, die Erstellung von ESG-Berichten unterstützt und durch intuitive Software Optimierungsmaßnahmen ermöglicht.
Zentral für unsere Strategie zur Steigerung der Energieeffizienz ist eine gründliche Analyse von Verbrauch und Erzeugung, um frühzeitig Optimierungspotenziale aufzudecken. Durch den Einsatz künstlicher Intelligenz zur Vorhersage von Energieflüssen entwickeln wir Strategien, die nicht nur Energiekosten und CO2-Emissionen reduzieren, sondern auch durch benutzerfreundliche Visualisierungen einen schnellen und einfachen Zugriff auf relevante Energiemanagement-Daten bieten. Diese Ansätze erleichtern fundierte Entscheidungen und unterstützen ein nachhaltiges Verhalten.
Darüber hinaus bieten wir Beratungsdienstleistungen an, um Unternehmen und Kommunen bei der Entwicklung und Implementierung nachhaltiger Strategien zu unterstützen. Unsere maßgeschneiderten Lösungen in den Bereichen Energieeffizienz und Smart City nutzen Künstliche Intelligenz, um nicht nur Energiekosten nachhaltig zu senken, sondern auch städtische Infrastrukturen zukunftsfähig zu gestalten.
Kontaktieren Sie uns, um mehr darüber zu erfahren, wie unsere Technologien und Dienstleistungen Ihr Engagement für eine nachhaltige Zukunft unterstützen können. Zusammen haben wir die Möglichkeit, den Übergang zu einer effizienteren, umweltfreundlicheren und intelligenteren Energieversorgung und Stadtentwicklung zu realisieren. Lassen Sie uns gemeinsam an der Gestaltung einer nachhaltigen Zukunft arbeiten.
