Netze

Neuen Anforderungen intelligent begegnen

Mit der verstärkten Erzeugung aus regenerativen Quellen nimmt die Anzahl der Erzeuger zu – und das vor allem dezentral. Gleichzeitig sinkt die Anzahl der konventionellen Erzeuger durch den Ausstieg aus der Kernenergie und der Kohleverstromung. Mit dem Hochfahren der Elektromobilität entstehen neue Abnahmestellen, die zugleich auch als Speicher dienen könnten. Mit der zunehmenden Dezentralisierung der Erzeugungslandschaft und der Vermischung von Erzeugung und Verbrauch im privaten Umfeld („Prosumer“) steigen die Anforderungen an einen sicheren und effizienten Netzbetrieb.

Durch die starke Zunahme der Marktakteure, verbunden mit dem Einsatz neuer Technologien und Systeme, erhöht sich auch das Datenaufkommen massiv. Mit diesen Daten können Netzbetreiber einen Mehrwert schaffen – über die Bedienung vorgeschriebener und erforderlicher Prozesse hinaus.

Digitaler Netzbetrieb

Die aktuellen und künftigen Herausforderungen für Netzbetreiber lassen sich nur durch eine zunehmende Digitalisierung beherrschen. Die Ziele einer weiteren Digitalisierung sind Netzstabilität, Versorgungssicherheit, Kostenoptimierung, verbesserter Schutz der Betriebsmittel, optimierte Wartungs- und Instandhaltungsplanung, erhöhte Ausfallsicherheit, Prozesssicherheit, Effizienzsteigerung und Vermeidung von Arbeitsunfällen.

Mögliche Felder einer Digitalisierung des Netzbetriebs:

• Prozessautomatisierung in den Netzleitsystemen:
  • Bei den Strom-Übertragungsnetzbetreibern Engpassmanagement und Eindämmung der Redispatch-Kosten.
  • Bei den Strom-Verteilnetzbetreibern Abbildung der Anforderungen aus dem NABEG 2.0 / Redispatch 2.0, Herstellung der Beobachtbarkeit der Netzsituation und der Steuerbarkeit von Flexibilitäten in der Mittel- und Niederspannungsebene.
• IoT-Technologien, LoRaWAN und Blockchain:
  • Steigerung des Automatisierungsgrads in den Verteilnetzen bis in die Niederspannungsebene und eine Intensivierung der Kommunikation zwischen Netzbetrieb und Marktakteuren.
  • Echtzeitüberwachung und Zustandsbewertung kritischer Netzelemente über den gesamten Lebenszyklus.
• Künstliche Intelligenz:
  • Dezentralisierung von Funktionen und Intelligenz aus der Kraftwerks- und Netzleittechnik in Ortsnetzstationen.
• Mobile Endgeräte, wie Smartphones oder Handhelds:
  • Im Entstörmanagement und bei geplanten Arbeiten im Netz Erstellung von Aufmaßen und Materialstücklisten.
  • Simultaner Abgleich mit GIS- und Asset-Management-Systemen bis hin zur digitalen Bauakte im Workforce-Management.
• AR-Brillen und VR-Anwendungen:
  • Einsatz von AR-Brillen zur Unterstützung bei der Instandhaltung und bei Schalteingriffen im Entstörmanagement.
  • Einsatz von VR-Anwendungen für Simulationstrainings in der Ausbildung von Monteuren und Technikern, insbesondere in Verbindung mit der vorherigen digitalen Erfassung mittels 3D-Scan.
• Drohnen:
  • Mit Drohnen können Prozesse in der Wartung und Instandhaltung unterstützt werden.
  • Überwachung von Betriebsmitteln.

Wir kennen sowohl die Kernprozesse der Netzbetreiber als auch die Ansatzpunkte zu deren Digitalisierung. Wir können die Prozesse von Anfang bis Ende „digital denken“, um so Inkonsistenzen und Systembrüche zu erkennen und zu vermeiden. Dabei ist ein enges Zusammenspiel mit den Anbietern der Netzleitsysteme eine wichtige Voraussetzung. Hier kennen wir uns aus. So helfen wir Ihnen, die richtigen Prozesse in ihrem Unternehmen zu digitalisieren und die optimalen Effekte zu erzielen.

Redispatch 2.0

Mit der Novelle des deutschen “Netzausbaubeschleunigungsgesetzes Übertragungsnetz” (NABEG) wird auch das Netzengpassmanagement („Redispatch“) neu geregelt, das künftig effizienter und kostengünstiger durchgeführt werden soll. Ab 1. Oktober 2021 werden alle Erzeugungsanlagen ab 100 kW oder jederzeit durch den Netzbetreiber regelbare Anlagen in den Redispatch einbezogen. Dazu gehören dann auch Erneuerbare-Energien-Anlagen, KWK-Anlagen sowie Stromspeicher. Die Strom-Verteilnetzbetreiber (VNB) sind von diesen neuen Regelungen im besonderen Maße betroffen. Mit den neuen Regelungen werden VNB selbst vom Instrument Redispatch Gebrauch machen. Durch die Ausweitung des Redispatch sind neue Koordinierungsprozesse, Datenmeldungen und einheitliche Datenaustauschwege zwischen Netzbetreibern und Marktteilnehmern erforderlich. Um den dafür notwendigen Datenlieferpflichten nachkommen und bei Bedarf aufeinander abgestimmte Maßnahmen ergreifen zu können, stehen VNB vor der Aufgabe, neue Prozesse und IT-Systeme einzurichten.

Insbesondere sind die folgenden neuen Aufgaben abzubilden:

• Zwischen den Übertragungsnetzbetreibern (ÜNB), den nachgelagerten VNB sowie den Anlagenbetreibern abgestimmte und koordinierte Redispatch-Planung
• Datenlieferung für Modellberechnungen und Bestimmung von Flexibilitätspotenzialen im eigenen Netzbereich
• Damit Netzzustandsanalyse und Maßnahmenmodellierung
• Infrastruktur für die Steuerung von Erzeugungsanlagen bei der Durchführung von Redispatch-Maßnahmen
• Prozesse zur Bilanzierung und finanziellen Abrechnung
• Erzeugungs- und Lastprognose sowie Fahrplanmanagement Wir kennen die Auswirkungen der neuen Regeln auf die bestehenden Kernprozesse der Netzbetreiber. Mit unseren umfassenden Erfahrungen im Energiehandel wissen wir, wie Prognosen erstellt werden. Unsere engen Kontakte zu den führenden Herstellern der Netzleitsysteme helfen uns dabei, gemeinsam mit Ihnen eine effiziente und regelkonforme Integration der neuen Prozesse herzustellen.

Advanced Analytics

Advanced Analytics ermöglicht den Einsatz neuer Analysetechniken und befähigt den Fachbereich, eigene Analysen durchzuführen:

• Der Fachbereich formuliert Fragestellungen, z. B.: Wie kann auf Basis der Erfahrungswerte die Fahrplanprognose verbessert werden?
• Iterativer Data Mining Prozess zur Beantwortung der Fragen
• Datenstrukturen können dynamisch definiert werden (schema-on-read)
• Horizontale Skalierbarkeit der Infrastruktur (scale-out)
• Fachbereich führt Analysen eigenständig durch und ist Datennutzer – IT ist Daten-/Plattform-Provider

Typische Anwendungsfälle für Advanced Analytics im Netzbereich:

• Vorausschauende Instandhaltung („Predictive Maintenance“)
• Day-ahead Fahrplanprognose
• Verbrauchersegmentierung mittels Smart-Meter-Daten
• Gasspeicher-Optimierung

Anwendungsfall Vorausschauende Instandhaltung („Predictive Maintenance“):

• Fragestellungen: Wie können Wartungskosten reduziert werden? Wie kann ein Herunterfahren von Betriebsmitteln vermieden / verringert werden? Wie kann vorhergesagt werden, wann ein Betriebsmittel ausfällt?
• Umsetzung: Verwendung von vorhandenen Datenquellen, um von einer reaktiven oder präventiven Wartungsstrategie auf eine Vorhersagen-basierte umzusteigen. Historische Daten spielen eine Schlüsselrolle bei der Modellierung. Das Modell lernt anhand vergangener Ausfälle, welche Faktoren oder Größen auf ein baldiges Versagen hindeuten.

Vier typische Schritte bei der Verarbeitung von Advanced Analytics-Anwendungsfällen:

1. Datenimport:

• Die Ursprungsdaten werden in das Basisverzeichnis geladen
• Dadurch kann quellenunabhängig gearbeitet werden, die Verarbeitungs-geschwindigkeit erhöht sich ebenfalls

2. Datenvor- und aufbereitung:

• Die geladenen Daten müssen bereinigt werden, um eine wertvolle Informationsquelle zu sein
• Datenkonsistenz ist ebenfalls kritisch für die weitere Verarbeitung

3. Modellierung:

• In diesem Schritt wird das tatsächliche Problem modelliert
• Dafür gibt es zahlreiche Algorithmen, deren Einsatz vom Problem abhängt

4. Nachbearbeitung:

• Einige Modellierungen erfordern Nachbearbeitung im Sinne einer Optimierung oder einer Kostenauswertung

Für die Realisierung der Datenpotenziale profitieren Sie von unserer Partnerschaft mit Rapidminer.

Portallösungen mit Prozessautomatisierung

Netzplanungsprozesse, wie der Netzanschlussantrag u. a. für Erzeugungsanlagen oder für Ladeeinrichtungen für Elektromobile werden häufig noch vollständig manuell und über den Austausch von Papierunterlagen abgewickelt. Mithilfe von Kundenportallösungen für Bauherren, Projektierern und Installationsunternehmen und mit nachgelagerter Prozessautomatisierung können diese Prozesse sicherer und effizienter abgebildet werden.

Erweiterungen oder Erneuerungen im Netz, u. a. durch den Zubau dezentraler Erzeugungsanlagen (Windkraft, Photovoltaik) und das Hochfahren der Elektromobilität, führen zu einem enorm gestiegenen Geschäftsanfall bei Netzanschlussprüfungen. Kundenportallösungen, wie sie eher aus dem Energievertrieb bekannt sind, können diese Prozesse stark automatisieren und erhöhen zugleich die Kundenzufriedenheit, da die Prozesse schneller bearbeitet werden können und jederzeit volle Transparenz über den Bearbeitungsstand besteht. Auf Basis der von den Kunden bereitgestellten Daten können die nachgelagerten Prozesse weitgehend automatisiert abgebildet werden.

Wir unterstützen Sie bei folgenden Aufgaben:

• Die Ist-Aufnahme der aktuellen Prozessabbildung und der dabei involvierten IT-Systeme und verarbeiteten Daten ist die Grundlage für die Erstellung eines Lastenhefts für die künftige Abbildung der Prozesse und der Entwicklung bzw. Auswahl einer Kundenportallösung.
• Begleitung der Auswahl einer maßgeschneiderten Kundenportallösung.
• Einführungsbegleitung der Kundenportallösung und der Automatisierung der nachgelagerten Prozessschritte.

Wasserstoffstrategie für Gasnetzbetreiber

Auf dem Weg zur festgeschriebenen Treibhausgasneutralität bis 2045 wird der Erdgasabsatz zurückgehen und damit auch die Nutzung der vorhandenen Gasnetze. Die Pläne politischer Akteure zum Aufbau einer deutschlandweiten Wasserstoffinfrastruktur werden von den Fernleitungsnetzbetreibern grundsätzlich unterstützt. In Zukunft wird Wasserstoff in vielen Einsatzbereichen an Bedeutung gewinnen. Es wird also höchste Zeit, dass sich die Gasnetzbetreiber – wo nicht schon bereits angelaufen – mit dem Transport und der Verteilung von Wasserstoff in ihren Netzen auseinandersetzen.

In einer Wasserstoffstrategie sollten Gasnetzbetreiber den Handlungsrahmen für die Wasserstoffnutzung ihrer Netze aufzeigen. Dabei unterliegen Erdgasnetze mit bis zu 10 Vol.-% Wasserstoff der für reine Erdgasnetze üblichen Regulierung. Bei reinen Wasserstoffnetzen gilt seit der Novelle des Energiewirtschaftsgesetzes eine sogenannte Opt-In-Regelung, wonach der Netzbetreiber selbst entscheidet, ob seine reinen Wasserstoffnetze reguliert werden sollen. Die Ermittlung der Netzentgelte und Kosten werden in einer neuen Wasserstoffnetzentgeltverordnung geregelt. Außerdem müssen potenzielle Einspeiser und Abnehmer gefunden und mit ins Boot geholt werden. Hier könnte sich auch ein Zusammenschluss mit weiteren Akteuren zu einem Projekt anbieten, um von öffentlichen Fördergeldern profitieren zu können.

Wir unterstützen Sie bei folgenden Aufgaben:

• Entwicklung einer Wasserstoffstrategie für Gasnetzbetreiber
• Durchführung einer Marktanalyse: Ermittlung potenzieller Produzenten und Abnehmer von Wasserstoff
• Business Case-Erstellung für die Umwidmung von Erdgas- in Wasserstoffnetze: Finanzielle und regulatorische Betrachtung