Laufzeit: 01.10.2022 bis 30.09.2025

Wofür steht AGenC? 

Automatische Generierung von Modellen für Prädiktion, Testen und Monitoring cyber-physischer Systeme.

Wovon handelt AGenC?

Nahezu alle Anwendungsfelder der Informationstechnik von Mobilität über Logistik und Maschinenbau bis hin zur Energietechnik werden von cyber-physischen Systemen dominiert. CPS sind vernetzte Rechnersysteme (,,cyber”), die über Sensoren und Aktuatoren direkt mit der Umwelt (,,physisch”) interagieren. Komplexe CPS bei Entwurf und im Betrieb zu prüfen (Testen), während des Einsatzes zu überwachen (Monitoring) oder eine Vorhersage des Systemverhaltens abzugeben (Prädiktion), ist extrem aufwendig. Für alle diese Anwendungen werden valide Modelle der Systeme benötigt. Allerdings sind Teilkomponenten oder sogar ganze Teilsysteme moderner CPS oft nur als eine Black-Box verfügbar, deren interne Realisierung nicht oder nur bedingt bekannt ist. In diesem Fall müssen Modelle erst aufwendig erstellt werden, was häufig in manueller Arbeit geschieht oder komplett unterbleibt. Ebenso fehlen Qualitätsmetriken für Einsatz und Übertragbarkeit der Modelle in ihren Anwendungen sowie für die Auswahl und den Vergleich verschiedener Modelltypen. Bisher sind die notwendigen Schritte zur Modellierung nur wenig automatisiert, sodass Testen, Monitoring und Prädiktion zunehmend Flaschenhälse im Entwurf verursachen.

Welches Ziel verfolgen wir mit AGenC?

Ziel des Projekts AGenC ist es, für CPS aus verschiedenen Anwendungsbereichen einen Werkzeugkasten mit einheitlich nutzbaren Methoden und interoperablen Technologielösungen zu entwickeln. Konkret wird ein Framework aus neuartigen Software-Methoden und -Werkzeugen, die Modelle für CPS erstellen, realisiert. Daher sollen zunächst generalisierte Schnittstellen zur Nutzung in diversen Anwendungsbereichen erstellt werden. Des Weiteren sollen neuartige Modelllerner, die einerseits auf Adversarial Resilience Learning aufsetzen und andererseits diskrete und kontinuierliche Modelle kombinieren, um so relevante Aspekte von Interpretierbarkeit bis Genauigkeit der Modelle gleichzeitig zu adressieren, entwickelt werden. Zur Bewertung der Modellqualität sollen Kriterien und Metriken zum Vergleich und zur Erweiterung verschiedener Modelle definiert werden. Insgesamt sollen Testfallgeneratoren, System-Monitore und -Prädiktoren, die auf Basis von Modellen funktionieren, umgesetzt werden. Dabei sind die Modelle in den Anwendungen modular, d.h. austauschbar, vergleichend oder ergänzend eingebunden.

In welchen Bereichen liegen die Arbeitsschwerpunkte der VIVAVIS?

Die VIVAVIS AG bringt ihre Erfahrung und Kompetenz im Bereich Infrastruktur, insbesondere Energiesysteme und Netzleittechnik in das Projekt ein. Konkrete Arbeitsschwerpunkte sind Beiträge zu folgenden Aspekten:

• Definition der Anforderungen und Systemarchitektur
• Implementierung konkreter Schnittstellen zur Interaktion der Netzleittechnik mit dem AGenC-Framework
• Konzeptionierung, Implementierung und Validierung eines Werkzeugs, welche das Verhalten eines CPS während der Laufzeit überwacht und unerwünschte Systemzustände erkennt
• Entwurf und Implementierung eines Demonstrators für Energiesysteme

Wer sind unsere Projektpartner?

• Institut für Technische Logistik, Technische Universität Hamburg
• Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen
• Institut für Eingebettete Systeme, Technische Universität Hamburg
• OFFIS – Institut für Informatik
• SICK AG
• KALP GmbH

Wer fördert AGenC?

Laufzeit: 01.01.2023 bis 31.12.2025

Wofür steht CACTUS? 

Connect, Assist & Control: Transparenz und Systemstabilität für Smart Energy Systeme

Wovon handelt CACTUS?

Die Herausforderung für die Dekarbonisierung des Energiesystems ist eine zunehmende Elektrifizierung und systemdienliche Vor-Ort Versorgung von Kundenanlagen, Quartieren und Ladeclustern. Dabei muss die Vor-Ort Versorgung, etwa durch gezielte Nutzung von lokalem Solarstrom oder Strom und Wärme aus Blockheizkraftwerken, mit dem Netz und Energiemarkt abgestimmt werden. Auf diese Weise können Netzengpässe reduziert und das Gesamtangebot an elektrischer Energie regional und zeitlich optimal genutzt und verteilt werden. Die Steuerbarkeit des Verteilnetzes bietet derzeit nur sehr begrenzte Möglichkeiten auf Marktseite, sodass in diesem Projekt Algorithmen zur Optimierung von Netzbetrieb und Markt entwickelt werden. Dazu werden außerdem Schnittstellen entwickelt, sodass die Teilnehmer des Energiemarktes kommunizieren können.

Welches Ziel verfolgen wir mit CACTUS?

Ziel des Projekts CACTUS ist die optimierte Netzauslastung und Energienutzung im Verteilnetz, durch das Heben von Flexibilitätspotentialen am Beispiel von Ladeclustern und Quartieren. Kernelement sind Anreize in Form von (virtuellen) Preissignalen, die dezentralen automatisierten Anlagen zur Verfügung gestellt werden. Einerseits soll dadurch Strom günstiger bezogen werden, andererseits soll es am Beispiel von Ladeclustern möglich werden, höhere Anschlussleistungen ohne Netzausbau freizugeben. Durch gezielte Kommunikation (Connect) werden Netzbetreiber unterstützt (Assist), erstens die Zulassung von weiteren Anlagen unter Einbezug von deren Flexibilität im Netz zu prüfen und zu bestätigen und zweitens prognostizierte Netzengpässe zu visualisieren und durch geeignete (virtuelle) Preissignale aufzulösen (Control). Der Algorithmus adaptiert (virtuelle) Preissignale entsprechend, sodass mit hoher Wahrscheinlichkeit bei allen Schwankungen im Erzeugungs- und Verbrauchsverhalten die Netzgrenzen eingehalten und damit §13.2 EnWG Maßnahmen (Abschaltungen in der roten Ampelphase) vermieden werden. Dabei steht es Kundenanlagen frei auf diese (virtuellen) Preissignale zu reagieren oder nicht.

In welchen Bereichen liegen die Arbeitsschwerpunkte der VIVAVIS?

Die VIVAVIS bringt in das Projekt ihre Erfahrung und Kompetenz im Bereich Infrastruktur, insbesondere Energiesysteme und Netzleittechnik ein. Konkrete Arbeitsschwerpunkte sind Beiträge zu folgenden Aspekten:

• Prototypische Anbindung eines CPO über das Protokoll OpenADR an die Netzleittechnik der VIVAVIS
• Prototypische Anbindung von Prognose-Informationen über das Protokoll CIM an die Netzleittechnik der VIVAVIS
• Ausgabe von Steuersignalen bzw. Fahrplanwerten an die iMSys-Infrastruktur aus der Netzleittechnik der VIVAVIS
• Unterstützung des Leitwarten-Personals durch Musterimplementationen eines Assistenzsystems in der Netzleittechnik der VIVAVIS

Wer sind unsere Projektpartner?

• AVAT Automation GmbH
• msu solutions GmbH
• Power Plus Communications AG
• Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg
• Technische Hochschule Ulm
• Stadtwerke Schwäbisch Hall GmbH
• Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm Netze GmbH
• Stadtwerke Ludwigsburg Kornwestheim GmbH
• Stadtwerke Bernburg GmbH

Wer fördert CACTUS?

Laufzeit: 01.01.2025 bis 31.12.2028

Wofür steht DiGO2.0? 

Distribution Grid Optimization 2.0

Wovon handelt DiGO2.0?

Die Energie-, Verkehrs- und Wärmewende stellen eine erhebliche Herausforderung für die Stromnetze dar. Nach den aktuellen Planungsrichtlinien würde der verstärkte Einsatz von Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen einen massiven Ausbau der Verteilnetze erfordern. Dies hätte hohe Kosten zur Folge und könnte die Transition zu einer CO2-neutralen Gesellschaft verlangsamen. Netzbetriebsplattformen können mithilfe intelligenter Messsysteme (iMSys) und Steuerboxen Netzzustände erfassen und Netzbelastungen durch gezielte Steuereingriffe, incentiviert über variable Netzentgelte, reduzieren. Kann die Netzbelastung durch gezielte Anreize reduziert werden, so muss dies in der Netzplanung berücksichtigt werden, um den Netzausbau zu minimieren.

Welches Ziel verfolgen wir mit DiGO2.0?

Das Ziel des Projekts ist es, die auf unrealistisch hohen Belastungen basierenden klassischen Netzplanungsgrundsätze abzulösen. Stattdessen sollen Grundsätze verwendet werden, die auf Zeitreihen basieren und Anreizinstrumente zur Netzentlastung berücksichtigen. Zu diesem Zweck werden adaptive Methoden für Last-, Erzeugungs- und Flexibilitätsprognosen mit einem Feldtest entwickelt und validiert. Mit diesen Prognosen werden Ansätze zur Anreizsetzung für netzdienliches Verhalten nach §14a und c EnWG getestet und weiterentwickelt. Die Daten aus dem Reallabor werden genutzt, um solche Flexibilitäten quantitativ in die Netzplanung einzubeziehen. Das Zusammenspiel der Komponenten, bestehend aus Algorithmen, Netzbetriebsplattform, iMSys, Steuerboxen und Kundenanlagen, wird sowohl im Labor als auch im Feld getestet.

In welchen Bereichen liegen die Arbeitsschwerpunkte der VIVAVIS?

Die VIVAVIS bringt in das Projekt die Erfahrung und Kompetenz im Bereich Infrastruktur, insbesondere Niederspannungsnetzführung ein. Konkrete Arbeitsschwerpunkte sind Beiträge zu folgenden Aspekten:

• Mitwirkung zu den Anwendungsfällen und Anforderungen
• Verbesserung der automatisierten Erstellung von Netzmodellen
• Implementierung von Schnittstellen zum Daten- und Informationsaustausch zwischen den Projektpartnern
• Analyse des Netzzustands zur effektiveren Nutzung von Flexibilitäten durch Handlungsempfehlungen
• Prototypische Umsetzung und Erprobung eines Netzplanungs-Werkzeuges im Niederspannungsnetzleitsystem der VIVAVIS

Wer sind unsere Projektpartner?

• Swistec GmbH
• greenventory GmbH
• Stadtwerke Konstanz GmbH
• Fraunhofer ISE
• Next2Sun Technology GmbH

Wer fördert DiGO2.0?

Laufzeit: 01.10.2023 – 30.09.2026
Wofür steht MeGA? 

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlagen

Wovon handelt MeGA?

Zur Erreichung der Klimaziele durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität werden immer mehr Energiemengen benötigt. Über ein intelligentes Messsystem (iMSys) können diese Anlagen informationstechnisch sicher angebunden werden. Dies ist bislang für kleinere Erzeugungsanlagen definiert. Für Großerzeugungsanlagen werden wir im Projekt MeGA ein Konzept entwickeln und dieses im Anschluss in einem Feldtest umsetzen. Dadurch erschließen wir die Basis für die Nutzung des Cyber-Security-Konzeptes des Smart Meter Gateways (SMGW) in weiteren Anwendungsbereichen.

Welches Ziel verfolgen wir mit MeGA?

In einer Bestandsanalyse werden wir die zu berücksichtigenden Protokolle und Gegebenheiten aufnehmen, um eine auch im Bestand umsetzbare Lösung zu entwickeln. Für die steuernde Systemeinheit hinter dem SMGW werden wir ein Sicherheitskonzept, das der Bedeutung von großen Erzeugungsanlagen Rechnung trägt und auf internationalen Normen und Standards beruht, erstellen und prüfen.

Im Projekt soll ein SMGW mit hybrider WAN-Kommunikation entwickelt werden, um den besonderen Anforderungen z.B. im Bereich der Regelreserve an die Verfügbarkeit im Großerzeugungssegment gerecht zu werden. Das SMGW wird über eine WAN-Kommunikation mittels LTE 450 MHz sowie eine zweite WAN-Anbindung verfügen. Diese Entwicklung strahlt auch auf andere Einsatzbereiche aus, in denen das SMGW als alleinige WAN-Verbindung genutzt werden soll.

Das technische Umsetzungskonzept wird mit dem BMWK/BSI-Roadmap-Team während der Erstellung über regelmäßige Berichte abgestimmt.

Die dazu notwendige Backend-Infrastruktur wird im Projekt ebenfalls entwickelt und in die Systemumgebung eines Stadtwerkes eingebunden.

Mit unserem Konsortium bilden wir die Kette vom virtuellen Kraftwerk, über das Backend, das SMGW und die Steuereinheit bis zur Erzeugungsanlage.

Ziel ist es, in einem Feldtest große Erzeugungsanlagen anzubinden und somit einen Demonstrator für die technische Umsetzbarkeit zu schaffen. Mit diesem Projekt soll die Blaupause eines effizienten Zusammenwirkens aller Komponenten erstellt und erprobt werden.

In welchen Bereichen liegen die Arbeitsschwerpunkte der VIVAVIS?

• Erarbeiten der Spezifikation und Umsetzungskonzepte
• Weiterentwicklung der Steuereinheit
• Weiterentwicklung des Backend-Systems
• Koordination der Öffentlichkeitsarbeit
• Absprache mit BMWK/BSI-Roadmap-Team
• Gesamtprojektleitung

Wer sind unsere Projektpartner?

• Theben AG
• Technische Hochschule Ulm
• Hochschule Albstadt-Sigmaringen
• Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE
• SWP Stadtwerke Pforzheim GmbH & Co. KG
• TransnetBW GmbH
• ane.energy

Wer fördert MeGA?

Laufzeit: 01.09.2023 – 30.08.2027

Wofür steht NEED? 

Neue Daten für die Energiewende

Wovon handelt NEED?

Das Projekt NEED (NEuE Daten für die Energiewende) verfolgt den Aufbau einer nationalen Energiedatenplattform für Planungszwecke. In diesem Zusammenhang sollen keine bestehenden Datenplattformen ersetzt, sondern vielmehr als Quelle in das Ökosystem integriert werden. Neben konventionellen Datenquellen, sollen auch Möglichkeiten erforscht werden, um vorhandene Lücken mit synthetischen Daten zu schließen. Die verschiedenen Datenquellen werden durch Ontologien verknüpft, um semantische Anfragen und damit die Anbindung von Planungswerkzeugen zu ermöglichen.

Welches Ziel verfolgen wir mit NEED?

Mithilfe der NEED-Plattform wird die Planungsgrundlage in Form von Daten unterschiedlicher Ebenen und Domänen digital verfügbar gemacht und auf Basis von Ontologien miteinander verknüpft. Damit entsteht ein Baukasten für durchgängige Planungsaufgaben vom Gebäude bis zur Infrastruktur, der automatisierte, modellbasierte Analysen über Systemgrenzen hinweg ermöglicht. Neben einer Qualitätsverbesserung durch transparente, digitale und verifizierte Daten, werden Kosten- und Zeitaufwände zur Datenakquise und -aufbereitung, die bei Planungsprozessen einen Anteil von mehr als 2/3 ausmachen, erheblich reduziert. Mit der NEED-Plattform werden die Prozesse im Kontext eines Datenökosystems erheblich vereinfacht und beschleunigt. Heterogene energiebezogene Datenquellen werden automatisiert zusammengeführt und mittels Ontologien logisch und konsistent über die verschiedenen Sektoren sowie zeitliche und räumliche Ebenen, verknüpft. Durch die Integration von konventionellen Daten und die Ableitung synthetischer Daten, ergibt die NEED-Plattform ein robustes, pflegeleichtes und flexibles Werkzeug zur Ableitung von Energiemaßnahmen auf verschiedenen räumlichen Ebenen, ohne das Gesamtbild aus dem Blick zu verlieren.

In welchen Bereichen liegen die Arbeitsschwerpunkte der VIVAVIS?

Die VIVAVIS bringt in das Projekt ihre Erfahrung und Kompetenz im Bereich Infrastruktur, insbesondere in Bezug auf Energiesysteme und deren Daten, ein. Konkrete Arbeitsschwerpunkte sind Beiträge zu folgenden Aspekten:

• Anwendungsfälle, Stakeholder und Geschäftsmodelle
• Bewertung der Taxonomie und der Ontologie aus Sicht eines Netzbetreibers
• Schnittstellen zwischen der NEED-Plattform und Partnerwerkzeugen
• Anbindung von Netzleittechnik zur Evaluierung der Plattform

Wer sind unsere Projektpartner?

• Technische Universität München
• Computational Modelling Pirmasens GmbH
• ENIANO GmbH
• fortiss GmbH
• GEF Ingenieur AG
• GGEW Bergstraße AG
• GridData GmbH
• IQ Energieinstitut GmbH
• Karlsruher Institut für Technologie
• Siemens AG
• Stadtwerke Neuburg an der Donau
• Technische Universität Darmstadt
• Technische Universität Dortmund
• RWTH Aachen

Wer fördert NEED?

Laufzeit: 01.11.2025 – 31.10.2027

Wofür steht OPium? 

Optimierte Platzierung intelligenter Überwachungsmessstellen

Wovon handelt OPium?

Das Projekt OPium widmet sich der wissenschaftlichen Untersuchung und Optimierung der Platzierung intelligenter Messstellen im Niederspannungsnetz. Im Fokus steht die Frage, inwiefern die Anzahl, die räumliche Verteilung und weitere Einflussfaktoren von Messstellen die Genauigkeit der Netzzustandsschätzung beeinflussen. Im Rahmen einer wissenschaftlichen Studie werden Algorithmen entwickelt, die es ermöglichen, verschiedene Szenarien der Messstellenplatzierung in einem realen Testnetz zu simulieren und zu analysieren. Ziel ist es, systematisch zu erfassen, wie sich gezielte Messstellenlokation auf die Überwachung und Steuerung von Stromnetzen auswirkt. Zudem werden die technischen und wirtschaftlichen Potenziale analysiert, die sich für Netzbetreiber daraus ergeben.

Welches Ziel verfolgen wir mit OPium?

Dieses Projekt verfolgt das Ziel, die Qualität der Netzzustandsschätzung durch eine datenbasierte und optimierte Platzierung von Messstellen signifikant zu steigern. Die Entwicklung und Erprobung neuer Algorithmen zielt darauf ab, Netzbetreiber in die Lage zu versetzen, Engpässe frühzeitig zu erkennen, ihre Netze effizienter, sicherer und nachhaltiger zu führen und somit einen wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende zu leisten. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse sollen zudem als Grundlage für zukünftige Innovationen und die wirtschaftliche Verwertung im Bereich der Netzüberwachung dienen.

In welchen Bereichen liegen die Arbeitsschwerpunkte der VIVAVIS?

Die VIVAVIS bringt in das Projekt die Erfahrung und Kompetenz im Bereich Infrastruktur, insbesondere Niederspannungsnetzführung ein. Konkrete Arbeitsschwerpunkte sind Beiträge zu folgenden Aspekten:

• Mitwirkung zu den Anwendungsfällen und Anforderungen
• Verbesserung der automatisierten Erstellung von Netzmodellen
• Prototypische Umsetzung und Erprobung zielführender Algorithmen im Niederspannungsnetzleitsystem der VIVAVIS

Wer sind unsere Projektpartner?

• Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE
• Stadtwerke Konstanz
• EWE Netz GmbH

Wer fördert OPium?

Laufzeit: 01.11.2022 bis 31.10.2026

Wofür steht Optinetz – Bosbüll? 

Betriebsoptimierung des Wärmenetzes einschließlich der Nutzung von Strom aus EE und Abwärme aus der Wasserstoffproduktion in Bosbüll

Wovon handelt Optinetz – Bosbüll?

Die erfolgreiche Dekarbonisierung im Wärmesektor hängt von Effizienzmaßnahmen an der Gebäudehülle und der Anlagentechnik sowie der vermehrten Integration von erneuerbaren Energien (EE) ab. Insbesondere gewinnen sektorübergreifende (Strom- und Wärmesektor) Betriebsführungen von lokalen Nahwärmenetzen für die Dekarbonisierung des Wärmesektors und den Ausbau der erneuerbaren Energien zunehmend an Bedeutung. In einem lokalen Stromsystem mit hohen Anteilen von EE steigt die Anzahl der Stunden, in denen das Angebot die Nachfrage übersteigt, stetig. Die Flexibilitätsreserven der Wärmeversorgung sind in Zeiten verfügbar, in denen der Stromverbrauch niedriger ist als die ins Netz eingespeiste Menge aus erneuerbaren Energiequellen. Anstatt die Erzeugungsanlagen abzuregeln, kann der Strom dann gespeichert oder beim Betrieb eines Wärmenetzes genutzt und damit die Netzstabilität gesichert werden. Hierfür soll die Systemflexibilität von der Wärmeerzeugung über die Wärmeverteilung bis zur Wärmeübergabe in Gebäuden optimal genutzt werden. Jedoch sind in dem meist wärmegeführten Betrieb von Wärmenetzen einzelne Systemkomponenten nicht aktiv in die Optimierung des Gesamtsystems integriert. Für eine systemübergreifende Optimierung sollen Potenziale der prädiktiven Regelung mit Hilfe der künstlichen Intelligenz (KI) erschlossen werden.

Welches Ziel verfolgen wir mit Optinetz – Bosbüll?

Der Fokus von Optinetz – Bosbüll liegt auf der Umsetzung von optimierten Betriebsstrategien. Dies soll mit Hilfe KI basierter, prädiktiver Regelung unter Berücksichtigung von technischen, wirtschaftlichen und regulatorisch-rechtlichen Aspekten durchgeführt werden. Die grundlegenden technischen Aspekte beinhalten dabei die simulationsgestützte Entwicklung einer KI- und prognosebasierten Betriebsführung für das Wärmenetz zur maximalen Nutzung des eigenen lokal erzeugten Stroms aus PV- und Windkraftanlagen und der erlösoptimierten Vermarktung im Strommarkt. Darüber hinaus sollen die Einbindung von Abwärme aus der Wasserstoffproduktion ins Wärmenetz und die Nutzung von thermischen Speichern im Lastmanagement mitberücksichtigt werden. Damit soll eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrads der Wasserstoffproduktion durch die Einbindung der Abwärme ins Wärmenetz ermöglicht werden.

Neben den technischen Aspekten werden wirtschaftliche und regulatorisch rechtliche Aspekte, vor allem der wirtschaftliche Betrieb von lokalen PV- und Windkraftanlagen nach dem Auslauf der EEG-Vergütung und der Ansatz motivierender Tarifmodelle untersucht. Die detaillierte Analyse der Betriebsstrategien mit Hilfe des umfassenden Monitorings innerhalb des Leuchtturmprojektes führt zu einer geeigneten Datengrundlage für die Übertragbarkeit auf weitere ähnliche Projekte. Die Durchführung des beschriebenen Vorhabens kann eine nahezu klimaneutrale Wärmeversorgung in Bosbüll ermöglichen.

In welchen Bereichen liegen die Arbeitsschwerpunkte der VIVAVIS?

• Anbinden der Partner über Schnittstellen an die Softwareplatform der VIVAVIS. Die unterschiedlichen Daten der verschiedenen Domains sollen über die Softwareplatform normalisiert werden. Diese Daten werden dann allen Bedarfsträgern des Projektes zur Verfügung gestellt, unter Anderem der VIVAVIS-Tochtergesellschaft eoda um KI-basierte Auswertungen und Prognosen im Bereich der Betriebsführung durchführen zu können. Der Rückfluss der Daten und sich ergebener Betriebs-Optimierungen werden über das VIVAVIS-System unabhängig von einzelnen ggf. herstellerspezifischen Schnittstellen standardisiert und zur Verfügung gestellt.
• Qualitätssicherung für eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, (unterstützend für eoda) sowie Mess- und Monitoring-Konzepte.
• Darüber hinaus wird die VIVAVIS die Übertragbarkeit der im Projekt gewonnenen Erkenntnisse auf andere Anwendungsfelder analysieren und mögliche Geschäftsmodelle zusammen mit den Partnern benennen. Somit dient das Projekt als Pilot für ähnliche Anwendungsfälle.

Wer sind unsere Projektpartner?

• Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE
• GP JOULE GmbH
  
• ARGE Netz GmbH & Co. KG
• eoda GmbH
• YADOS GmbH

Wer fördert Optinetz – Bosbüll?

Laufzeit: 01.03.2024 – 28.02.2027

Wofür steht PICNIC? 

Powerquality Improvement by deCeNtralized IntelligenCe

Wovon handelt PICNIC?

Im Projekt PICNIC werden die Anforderungen einer effizienten Spannungsqualitätsregelung mit vorhandenen Ansteuerungsmöglichkeiten untersucht. Hierfür werden als dezentrale Komponente u.A. Ladeinfrastruktur und Speichersysteme betrachtet. Zur zentralen Ansteuerung soll die Infrastruktur der Intelligente Messsysteme (iMSys) verwendet werden. Innerhalb dieser Randbedingung werden verschiedene Spannungsqualitätsmerkmale wie Flicker, Oberschwingungen, Unsymmetrie und das Reaktionsvermögen auf schnelle Spannungsänderungen untersucht und hinsichtlich der Netzdienlichkeit und der Versorgungssicherheit bewertet.

Welches Ziel verfolgen wir mit PICNIC?

Identifikation und Abschätzen von Störgefahren (Flicker, Oberschwingungen, schnelle und unsymmetrische Spannungsänderungen) in den Verteilnetzen  zur Verbesserung derer Spannungsqualität durch die Weiterentwicklung von Backend-Systemen, Kommunikationstechnik und Messsystemen auf Basis verschiedener Kriterien.

In welchen Bereichen liegen die Arbeitsschwerpunkte der VIVAVIS?

• Ergänzung der erweiterten Steuerbox auf Basis der ACOS730-Serie um die Möglichkeit zur Quantifizierung von Spannungsqualitätsmerkmalen durch Anbindung von Messtechnik.
• Erweiterung des IEC 61850 Datenmodells in der Steuerbox um gemessene Spannungsqualitätsmerkmalen zur Bereitstellung für das Backend.
• Softwareanpassung am CLS-Operator zur Auslesung der Spannungsqualitätsmerkmalen und Bereitstellung dieser Messdaten an Projektpartner.
• Aufbau und Betrieb einer Laborumgebung und Anbindung der Projektpartner.

Wer sind unsere Projektpartner?

• Bayernwerk Netz GmbH
• Braunschweiger Netz GmbH
• FGH e.V.
• Phoenix Contact Electronics
• PION Technology AG
• RWTH Aachen IAEW
• SMA Solar Technology AG
• TU Braunschweig – elenia

Wer fördert PICNIC?

The project will run from 1 September 2020 to 29 February 2024

What does FlexChain mean?

Blockchain-induced activation of small-scale potential flexibility in the low voltage network.

Project description

The project mainly aims to enable active participation of individual households in the energy system. Thus, a decentralized trading platform is to be created that will adapt energy production, storage and consumption dynamically to requirements of local and municipal networks. This will ensure supply of households and stability of networks even with renewable sources of energy. The system is to motivate individual households to offer their flexible consumers, for example, heat pumps or charging stations for grid-serving usage and offer effective alternatives to common grid expansion for system operators. Automated implementation and sustainable documentation of complex processes are to be based on blockchain technology – thus paving the way into a greener future in which everyone can participate.

Structural change to the energy sector triggered by the energy transition poses numerous challenges. The increasing number of renewable sources of energy such as wind turbines and solar panels displaces common centralized and predictable generation of energy with fossil fuels like coal or gas. To be able to tackle this trend, new concepts and solutions are required and must be tested. This is where the FlexChain project (launched in 2020) came in. Initiated by the non-profit August-Wilhelm Scheer Institut, the project aimed to evaluate how to integrate small-scale consumption, storage and generation capacities (eg home energy storages, heat pumps, charging stations for electric vehicles, etc) into a market-oriented process in an economical and technically practicable way. The goal was to enable local distribution systems facing challenges of the energy transition as well as to offer better options for participation to actors such as households and micro-enterprises.

Goals and objectives

The FlexChain project aims to create a simple market platform with decentralized organisation that enables and encourages especially households to make their own flexibilities available for grid-serving use. At the same time, the platform is to offer a possible alternative to conventional grid reinforcement for system operators. To achieve this goal, generation plants, storages and consumers are to be able to adjust generation, consumption and storage behaviour to the needs of the energy grids dynamically and motivated by incentives. So far, the potential of households and micro enterprises has only been used to a limited extent.

Role of VIVAVIS

VIVAVIS brings to the project its competence in as well as experience with infrastructures especially for energy systems and telecontrol. Our main issues are

• evaluating requirements and system architecture;
• creating a module (embedded hardware) suitable for industrial application that features a blockchain light node;
• drafting and evaluating transaction processes between market logic and control logic;
• gaining a higher level of competence in blockchain technology.

Meet our project partners

• August-Wilhelm Scheer Institute for digital products and processes gGmbH
• Hager Electro GmbH und Co. KG
• Stadtwerke Saarlouis GmbH
• OLI Systems GmbH

FlexChain is funded by

The project will run from 1 January 2023 to 30 June 2024

What does RESIGENT mean?

Energy management of flexible consumers oriented to electricity market and networks based on resilient control functions in the context of decentralized agent-based algorithms.

Project description

Recent developments in the fields of e-Mobility and energy transition have immediate effect on electricity markets and electrical grids already today. These effects are among others remarkable increases in long-lasting network loads occurring at the same time. In contrast, users of e-Mobility and the energy market as such are interested in availability at any time. At present, the distribution grid provides only limited control options to the market that are able to incentivize grid-serving switching operations or preventive grid control. It becomes clear that holistically integrated system concepts, interfaces and market models are required.

Goals and objectives

The project RESIGENT pursues the overall goal to enable optimized switching and charging at a new type of station via decentralized agent-based algorithms and thus make it possible for the non-regulated market to provide system-friendly functions.

Resilience of networks is to be increased to ensure a higher level of security of supply as well as usability of electric vehicles. In compliance with current regulations, smart metering systems are to be used to provide market-oriented load management for e-Mobility in a dynamic, intelligent as well as flexible way.

Solutions developed within the RESIGENT project are to be combined with a flexible electricity rate and tested as well as evaluated in two network sections of our project partner Stadtwerke Haßfurt in real-life scenarios. The results will contribute to the development of our innovative products. One of the project’s goals is to connect the VIVAVIS control box to a Home Energy Management System (HEMS) via standardized bidirectional communication in accordance with VDE-AR-E 2829-6 (EEBUS) and enhance it for the market. Results are to be included in the standardization.

Role of VIVAVIS

• Connection of a Home Energy Management System by our partner Hager via EEBUS protocol to VIVAVIS FNN control box and development of new tariff-based use cases.
• Implementation of new use cases into the VIVAVIS system landscape via IEC 61850 protocol.
• Connection of transparent CLS channels of smart metering systems to an already existing system landscape by VIVAVIS to enable use of the MQTT protocol.
• Connection of VIVAVIS system landscape via MQTT protocol to any market partner (to our project partner Hager and University Siegen).

To reach these objectives, available VIVAVIS products are to be integrated into the project and existing solutions are to be refined.

Meet our project partners

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
• EEBus Initiative e.V.
• Hager Electro GmbH & Co. KG
• Hochschule Ruhr West
• Stadtwerk Haßfurt GmbH

RESIGENT is funded by

The project will run from 1 March 2020 to 28 February 2023

What does SMaaS mean?

Concept of a service product for local energy trade – Smart Microgrids as a Service

Project description

SMaaS aims at enabling and optimizing economical local supply of districts or industrial areas with local resources by means of providing information. To offer the required infrastructure for information technology, a market mechanism is to be developed that enables consumers to trade locally generated energy. Components are to be used to develop a service product that is suitable for any application. In addition, the product may also be used in international microgrids that will be implemented to improve the energy supply in general. Besides electrical energy, the project explicitly is to consider thermal energy. This is to facilitate local supply with electricity and heat as well.

A market-oriented mechanism is to coordinate customers, custom interfaces for acquisition and different approaches to optimize consumption of electricity and heat with connected additional smart services. The complex and intelligent service should be as generic as possible to enable easy adaptation to individual customer needs.

Goals and objectives

One central aspect of the project is to develop a comprehensive product that offers services to trade energy locally. This requires a cross-functional interconnection of data acquisition, normalization, optimization, and integration of the energy customer.
VIVAVIS AG creates the interfaces required for this networking and ensures the provision of normalized data for all applications.

Role of VIVAVIS

VIVAVIS brings to the project its competence in as well as experience with infrastructures, metered data acquisition and above all standardization as well as forwarding of data. Our main issues are

• realizing a data platform equipped with individual interfaces to partner systems that is able to create a network of required measurement and analysis technologies;
• providing data created by customer decisions and changes to consumption and supply behaviour for predictive analyses;
• integrating measurement as well as field technologies into a system platform thereby standardizing technological peculiarities.

Meet our project partners

• Berg GmbH
• Selfbits GmbH
• Stadtwerke Ettlingen GmbH
• Energie Südwest
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

SMaaS is funded by

The project will run from 1 September 2020 to 31 August 2023

What does SmartGridCluster mean?

Operation of a smart grid cluster as virtual power plant considering communication in compliance with the German Federal Office for Information Security (BSI).

Project description

Until 2020, conceptions of intelligent distribution grids mainly had to address the challenges of integrating renewable energies and ensuring power quality at the same time. Since then, new requirements have been added especially by the German Federal Office for Information Security with regard to smart metering systems. Digitization in the course of the energy transition, data privacy, communication security, the need for dynamic reactive power in networks, manifold operational goals of stakeholders (feed-in, home renewables, system services) and the government’s intention to extend the influence of market mechanisms on management processes play an increasingly important role.

The project aims to

• design a communication infrastructure to automate intelligent distribution grids in the future (thereby considering requirements stipulated by the German Federal Office for Information Security);
• design a virtual power plant for reactive power management across the grid using manifold innovative assets;
• develop and apply new converters to improve power quality by compensating harmonic oscillation, unbalancing voltages and manipulating the frequency of the distribution grid;
• use active power and system services locally thereby considering decentralized market mechanisms;
• develop a paramount comprehensive regulation concept to improve both power quality and reactive power management across the grid.

The project connects to the research project “Verteilnetz 2020” and transfers its technologies to new communication routes and protocols (thereby considering requirements stipulated for smart metering systems by the German Federal Office for Information Security).

Goals and objectives

VIVAVIS mainly focuses on providing a system concept to improve monitoring as well as options to control electric networks. New boundary conditions such as decentralized feed-in, new consumers (eg e-Mobility) and the like create new requirements.Thus, system operators must be able to assess system conditions even on low voltage level. Furthermore, the regulator developed in the project “Verteilnetz 2020” is an important unit that has to be integrated as it can be used with existing components such as phase regulators and photovoltaics to independently control as well as optimize grid stability.

Enhancing use cases for secure communication between our advanced FNN control box, smart meter gateway and decentralized as well as central components of the entire system is a new challenge that is to be faced. Non-personal data recorded by renewable energy generating systems is to be uncoupled to enable processing with a reactive power regulator and generating corresponding control signals.

Using the communication structure of a smart metering system (in compliance with the BSI) rounds off the overall picture.

Role of VIVAVIS

VIVAVIS brings to the project its competence in as well as experience with infrastructures, especially energy systems and telecontrol, CLS channels of smart metering systems and FNN control boxes and will mainly assist in. Our main issues are

• improving options for grid operators to monitor power supply networks by means of grid control technology (forwarding of measured values via CLS channel);
• developing a solution for standardized integration of subnetwork controllers into the overall system (via Modbus® TCP);
• developing a solution for universal system configuration to integrate components;
• developing a solution to integrate control box and communication in compliance with German law thereby considering decentralization requirements;
• testing the entire system in the field.

Meet our project partners

• Eberle GmbH & Co KG
• KACO new energy GmbH
• Grass Power Electronics GmbH
• Power Plus Communications AG
• Infra Fürth GmbH
• Technical University of Munich
• Technische Hochschule Nürnberg

SmartGridCluster is funded by

The project will run from 1 February 2021 to 31 January 2024

What does SMECON-Box mean?

Smart-MEter-CONtrol-Box

Project description

The project aims to analyse how smart meter gateway and FNN control box can be used to optimize grid operations (voltage control, reactive power management, net loss reduction, charging management, etc). The overall goal of the project is to develop a smart control box – SMECON-Box – that combines local intelligence and central controllability for the first time. This will minimize the necessity of remote control by the grid operators.

The overall objective of VIVAVIS is to develop and test the back-end communication between the various systems of grid operators and meter operators needed to control local installations (PV systems, EV home chargers, heat pumps, etc). Realization of the SMECON-Box project depends on integration into the back-end infrastructure of smart metering systems. In concrete terms, new interfaces are required to exchange information between different roles on the energy system.

A special focus is on developing grid supporting charging strategies for electric vehicles. The project aims to optimize grid operations with as little restrictive effect on consumers as possible. The implemented algorithm for the SMECON-Box will be tested in simulation, laboratory tests and field tests. As stipulated by German law, access to devices and their data can only be realized by connecting the back end to the smart metering system and thus the SMECON-Box.

The project aims to help in gaining valuable experience in operating smart meter gateways and FNN control boxes that can also be used to control decentralized charging stations for electric vehicles. Therefore, interfaces to and communication with installations – especially with EV home chargers – and the flawless interaction of back-end systems are to be thoroughly tested and examined.

Goals and objectives

The SMECON box is to be used to establish communication via smart metering systems and thus enable access to locally generated energy and local flexibilities. Combination with the FNN control box is to enable efficient and secure operation of local low voltage systems providing high levels of renewables.

The project offers the opportunity to gain important experience in the field of smart metering systems with regard to its options and limits, the operation of smart meter gateways as well as FNN control boxes and especially the control of decentralized charging stations for electric vehicles. Besides electricity, cross-sectoral interaction with the heat sector (via heat pumps) is to be examined too.

Role of VIVAVIS

VIVAVIS brings to the project its competence in as well as experience with infrastructures especially for GWA system environments and grid control technology. Our main issues are

• developing interoperable interfaces between grid operators and meter operators based on rules and regulations (German MSBG) realized in an iMSys infrastructure;
• defining required use cases for communication between back-end systems;
• developing prototypical software for communication between back-end systems;
• developing prototypical software for communication between back-end system and SMECON-Box;
• integrating the prototype;
• enabling integration into the iMSys infrastructure;
• enabling control options for grid operators.

Meet our project partners

• Energynautics GmbH
• Swistec GmbH
• COUNT+CARE GmbH & Co. KG

SMECON-Box is funded by