Stromnetz

Von Dick DeBlasio; Harry Schubert | Stefan Kuppinger,

Ein Leitfaden für Smart Grid

Das „intelligente“ Stromnetz (Smart Grid) ist eine multi-disziplinäre Herausforderung, die derzeit einem unfertigen Puzzle gleicht. Mit der IEEE P2030 wurde ein branchenübergreifender Smart-Grid-Leitfaden geschaffen, der helfen soll, dialogfähige Komponenten zu entwickeln, die sich zu einem Smart Grid zusammenfügen lassen.

Die meisten der Techniken, Verfahren und Systeme, die in einem Smart Grid eingesetzt werden sollen, existieren heute bereits. Die Herausforderung an die Energieversorger und Infrastrukturplaner besteht also in der nahtlosen Integration der einzelnen Systeme, um sowohl den bidirektionalen Stromfluss, die Kommunikation zwischen den Komponenten und die Steuerung verlässlich, sicher, stabil und flexibel miteinander zu verbinden. Um diesen technischen Brückenschlag leisten zu können, heißt es aber zunächst einmal, die verschiedenen Industrien zur Zusammenarbeit zu bewegen.

Bisher entwickelte jede Branche für sich ihre Technik. Auch wenn viele Unternehmen und Organisationen versuchen, ihre eigenen Produkte Smart-Grid-tauglich zu machen, so stoßen sie unweigerlich auf Grenzen, sobald es um eine branchenübergreifende Integration geht - die ist aber die Grundlage des „intelligenten Stromnetzes“.

Voraussetzung: interdisziplinäre Zusammenarbeit

Standardisierungsorganisationen bringen Experten verschiedener Industriebereiche zusammen, um branchenübergreifende Standards und Leitfäden zu verfassen, die das Entwickeln interoperabler Produkte ermöglichen. Die Arbeitsgruppe IEEE P2030 der IEEE Standards Association, brachte zu diesem Zweck 2009 erstmals Ingenieure aus den Bereichen Energietechnik, Informationstechnik und Telekommunikationstechnik zusammen.

Der Standard IEEE P2030 soll eine schnellere Weiterentwicklung und Implementierung von Smart Grids unterstützen, damit weltweit Unternehmen und Konsumenten davon profitieren können: größere Auswahl an Energielieferanten, Energiemanagement für die Konsumenten, bessere Elektrizitätssysteme mit hoher Sicherheit und Stabilität sowie eine verbesserte Einbindung von erneuerbaren Energiequellen - ohne die Netzstabilität zu beeinflussen.

Gemeinsam definierte die Arbeitsgruppe allgemeine und interdisziplinäre Kriterien. Dabei geht es beispielsweise um die Strategie und die Rahmenwerke für Interoperabilität bei der Kommunikation und die Schnittstellen zwischen den verschiedenen Disziplinen sowie die entsprechenden Definitionen für die Entwicklung von Produkten in diesem Bereich.

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Mit dem Leitfaden P2030 schafft der IEEE eine Grundlage und einheitliche Begriffsbestimmungen, auf die weitere Standards aufbauen können.

© IEEE

Der branchenübergreifende Charakter von Smart Grid führte dazu, dass innerhalb der P2030-Gruppe Begriffe einheitlich definiert werden mussten. „Zuverlässigkeit“ und „Netz“ beispielsweise haben bei den Energieversorgern, in der Kommunikationstechnik und in der Informationstechnik völlig unterschiedliche Bedeutungen. Zudem weichen die üblichen Standardisierungsprozesse erheblich voneinander ab. In der Energietechnik hat es immer länger gedauert, Standards zu entwickeln. Sie wurden auch seltener überarbeitet und es waren weniger Menschen in diesen Prozess involviert als in der Informations- und Telekommunikationstechnik. Trotz dieser Widrigkeiten erstellte die Arbeitsgruppe in nur zwei Jahren einen grundlegenden und übergreifenden Leitfaden für Smart-Grid-Interoperabilität:  Der “Guide for Smart Grid Interoperability of Energy Technology and Information Technology Operation with the Electric Power System (EPS), and End-Use Applications and Loads” wurde im September 2011 ratifiziert und ist über die IEEE Standards Association erhältlich.

Branchenübergreifender Konsens

Vor der Freigabe des Standards werden Kritiken und Kommentare eingeholt - alle IEEE-Mitglieder und externe Experten sind aufgerufen. Der breite Konsens über die Richtlinien trägt dazu bei, dass sich Energieversorger, Gerätehersteller und Regierungen auf gemeinsame Standards für Verbundnetze und Interoperabilität einigen können.

Durch die Leitfaden definierten Standard-Schnittstellen, auf die ein Smart Grid aufbauen kann, können große Kraftwerke wie auch kleine, dezentrale Kraftwerke, die erneuerbare Energiequellen nutzen, beschleunigt realisiert und ins Energieversorgungsnetz integriert werden. Die IEEE P2030 unterstützt zudem die Entwicklung von Steuerungen, die den Nutzern mehr Kontrolle über ihre Energieaufnahme und -kosten bietet.

Die Ausarbeitung des Leitfadens IEEE P2030 war ein Projekt einer bisher nicht dagewesenen interdisziplinären Zusammenarbeit. Eine Projektgruppe von Elektroingenieuren zum Beispiel hat daran gearbeitet, zu bestimmen, welche Geräte vernetzt werden und welche Informationen die Geräte im Smart Grid austauschen. Telekommunikations- und IT-Projektgruppen haben herausgearbeitet, wie dieser Datenaustausch sicher und verlässlich durchgeführt werden kann.

So wurden zum Beispiel bereits mehr als 70 Folge-Standards für Ingenieure identifiziert, die Komponenten rund um das Smart Grid entwickeln müssen. Nicht alle Standards, die von der IEEE-P2030-Gruppe identifiziert wurden, müssen notwendigerweise von der IEEE kommen. Sie können auch in anderen Branchen zu Themen wie Automobil, Internet-Sicherheit, Sensoren usw. entstehen. Die Normungs-gremien und Standardisierungsorganisationen dieser Industrien müssen dabei unter dem Dach des Smart Grids zusammenarbeiten, damit auch diese Entwicklungen miteinander integriert werden können.

Der IEEE P2030-Leitfaden zeigt darüber hinaus auf, wo die benötigte Smart-Grid-Interoperabilität und die Verbindung von Standards noch nicht existiert. Einige dieser Lücken wurden bereits geschlossen oder es wird daran gearbeitet . Insgesamt sind bereits über 100 IEEE-SA-Standards verabschiedet oder in Arbeit, die für die Entwicklung und Implementierung von Smart Grids relevant sind.

Der Autor:

Dick DeBlasio ist Vorsitzender der IEEE-P2030-Arbeitsgruppe, Chefingenieur am National Renewable Energy Lab (NREL) des US-Energieministeriums und Smart Grid Liaison zum National Institute of Standards and Technology (NIST).

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