Für einen effizienten Betrieb des Stromnetzes müssen künftig sehr viele dezentrale Erzeuger ihre Daten teilen. Dabei sollen sogenannte Data Spaces zum Einsatz kommen.

 

Die Digitalisierung der Energiewende hat das Ziel, Informationen von einer Vielzahl von dezentralen Stromerzeugern wie Wind- oder PV-Anlagen sowie Lasten für einen effizienten Betrieb des Stromsystems nutzbar zu machen. Für diesen großen Informationsbedarf werden neue Konzepte benötigt, wie Daten effizient ausgetauscht werden können und die digitale Souveränität der Unternehmen gewahrt bleibt.

Vier Fraunhofer-Institute haben nun mit einem Demonstrator zur Produktion grünen Wasserstoffs gezeigt, wie sich dies künftig mit dem Konzept der "International Data Spaces" (IDS) umsetzen ließe. Die Rahmenarchitektur der IDS wurde von der Fraunhofer-Gesellschaft gemeinsam mit mehreren Industriepartnern entwickelt und in konkreten Software-Bausteinen umgesetzt.

Quasi die Tür zum Data Space ist dabei ein IDS-Konnektor, der die im Datenraum geltenden Regeln und Prozesse umsetzt. Dazu zählen etwa die Bedingungen zur Nutzung von Daten, deren Einhaltung auch technisch umgesetzt und verfolgt werden kann. 

Hinzu kommen zentrale Dienste wie etwa die Zertifizierung von Teilnehmern, die Bereitstellung von Suchmaschinen für Daten und Meta-Daten sowie weitere Funktionen zur Dokumentation von Transaktionen (Clearing-House) oder zur Bereitstellung von Anwendungen aus einem App-Store.

Die Bausteine des IDS passen mit ihren Funktionen in das Konzept der europäischen Initiative GAIA-X und ermöglichen damit bereits jetzt den Einstieg in den zukünftigen europäischen Datenraum. 

Energy Data Space als Werkzeug für Digitalisierung der Energiewende 

„Die Technologie der Data Spaces bietet ein großes Potenzial für den Einsatz in der Energiewirtschaft“, erklärt Volker Berkhout, vom Fraunhofer IEE, der das Teilprojekt "EnDaSpace" leitete. „In verschiedenen Bereiche können existierende Informationen bisher nicht genutzt werden, weil Unternehmen aus der Weitergabe dieser Daten Nachteile befürchten. Hier wollen wir zukünftig mit einem Energy Data Space Türen zur Zusammenarbeit öffnen, die bisher verschlossen sind.“ 

Im En-Da-Space wurden die Daten der 8-MW-Windenergieanlage beim Fraunhofer IWES in Bremerhaven als Grundlage verwendet, um am Power-to-Gas-Forschungszentrum des Fraunhofer IEE in Bad Hersfeld grünen Wasserstoff zu erzeugen. 

Die Kommunikation zwischen den Anlagen und Systemen erfolgt über einen Energy Data Space. Darin tauschen die Anlagen automatisiert nach zuvor vereinbarten Regeln und unter bestimmten Bedingungen Daten aus. Das IDS-Konzept ermöglicht es allen Akteuren, selbstbestimmt über die Nutzung ihrer Daten zu entscheiden und ihre digitale Souveränität zu wahren.

In der Energiemanagement-Software "EMS-EDM PROPHET" des Fraunhofer IOSB-AST laufen die Informationen zum Betrieb der Windenergieanlage mit den Windvorhersagen und den Strommarktpreisen zusammen. Daraus berechnet die Software einen Fahrplan für den Folgetag, der garantiert, dass die Elektrolyse nur betrieben wird, wenn auch Windstrom zur Verfügung steht und der Strompreis unter einer festzulegenden Schwelle liegt, bei der die Strom-Einspeisung vorteilhafter als die Elektrolyse ist.

Außerdem werden bei der Fahrplanberechnung Parameter zum Anlagenbetrieb berücksichtigt, wie etwa die benötigte Zeit für das Wechseln von Zuständen bei Einschaltvorgängen oder im Standby-Betrieb. In weiterführenden Arbeiten soll zukünftig auch die optimale Betriebsweise des Elektrolyseurs in die Modelle eingebunden werden. 

„Mit dem Wissen und der Erfahrung, die wir im Projekt aufgebaut haben, können wir künftig auch weitere Anlagenbetreiber oder Softwareanbieter dabei unterstützen, Windenergiedaten für Data Spaces aufzubereiten und zur Verfügung zu stellen“, erläutert Juliane Schneider, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer Iwes, die das Arbeitspaket leitete.