Vom Eigenstromeinsatz im Haushalt über Energieeffizienz in der Industrie 4.0 bis zur intelligenten Angebots- und Nachfragesteuerung regenerativer Energien: IT-Vernetzung ist der Schlüssel zur Energiewende. Eine universell funktionierende Plattform ermöglicht nun die Umsetzung intelligenter Lösungen fürs Energiemanagement per App.

Die Anzahl pfiffiger, innovativer Lösungen für die Energiezukunft lassen sich derzeit kaum mehr überblicken: Eine Vielfalt an Forschungsprojekten und Praxistests der vergangenen Jahre zeigen zum Beispiel wie einzelne Haushalte ihren selbst erzeugten Sonnenstrom größtmöglich auch selbst nutzen und speichern können, wie Unternehmen mit dezentraler Kraft-Wärme-Kopplung die Kosten für die Bereitstellung für Heiz- und Prozesswärme und ihre Stromkosten gleichzeitig optimieren oder wie Stromversorger und Netzbetreiber in regionalen Smart-Grids das Angebot an erneuerbaren Energien und den Verbrauch in Haushalten, Unternehmen oder auch für die Zukunft der Elektromobilität besser miteinander in Einklang bringen. Gemeinsam haben all diese Lösungen, dass der Schlüssel für das effiziente Energiemanagement eine intelligente IT-Vernetzung ist. Gemeinsam ist den Lösungsansätzen aber auch, dass die jeweils eingesetzte IT-Vernetzung in der Regel eine eigene, sehr spezielle IT-Umgebung nutzt. Solch proprietäre, also ausschließende Ansätze, die oft sogar nicht nur in einem eng begrenzten Einsatzbereich, sondern auch nur bei den Anlagen eines bestimmten Herstellers funktionieren, haben es (zu Recht) schwer, sich auf dem Markt durchzusetzen. »Die proprietären Systemlösungen errichten sogar neue Hürden: Sie verhindern ein Energiemanagement, das sich einfach an verschiedenste lokale Gegebenheiten anpassen lässt und das über die Grenzen der einzelnen Anwendungen und Akteure hinausgeht«, erklärt Dr. David Nestle vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel.

Ein gemeinsames Betriebssystem fürs Energiemanagement

Nötig sei deshalb eine gemeinsame, universell verwendbare Softwareplattform für das Energiemanagement. Um diese zu konzipieren, haben sich Wissenschafts- und Industriepartner des Projekts »OGEMA - Open Gateway Energy Management« das Erfolgskonzept des Smartphone-Markts zum Vorbild genommen. Unter Beteiligung von Forschern des Fraunhofer IWES und der Fraunhofer-Institute für Integrierte Schaltungen IIS und für Solare Energiesysteme ISE entwickelte das Projektkonsortium die Grundlagen einer Middleware für das Energiemanagement (siehe dazu auch InnoVisions-Artikel App-solut smart). Die Softwareplattform bietet ähnlich wie das Betriebssystem der Handys eine grundlegende Funktionsumgebung auf der die einzelnen Managementanwendungen per App installiert und betrieben werden. »Das Open Source Framework OGEMA 2.0 steht im Internet für jedermann zum Download bereit und bietet die grundlegenden Funktionen und Werkzeuge, um system- und herstellerunabhängig verschiedenste Geräte und Energieinfrastrukturen sicher miteinander zu vernetzen«, sagt Nestle. Basis der Softwareplattform ist ein spezielles Datenmodell, das die Eigenheiten unterschiedlichste Geräte abbilden kann. Photovoltaik- und Windkraftanlagen oder Blockheizkraftwerke und Heizungssteuerungen lassen sich so ebenso einbinden wie eine Stromtankstelle oder elektrische Komponenten einer Produktionsanlage. Eine sehr detaillierte und Rechteverwaltung und leistungsfähiger Datensicherheitsverfahren ermöglicht die verlässliche Durchsetzung verschiedenster Sicherheitsniveaus bis hin zu hochsicheren Vernetzungslösungen.

Energiemanagement per App

»Viele Köche und dennoch verdirbt keiner den Brei«, so lässt sich anschaulich die Maxime der »OGEMA«-Softwareplattform umschreiben. »Weil jede einzelne Anwendung, die über die Plattform läuft, als eigene, gekapselte App mit klar geregelten Zugriffs- und Verarbeitungsrechten angelegt ist, kann es auch bei einer Vielzahl an unterschiedlichen Anwendungen und App-Betreibern nicht zu einer gegenseitigen Störung der einzelnen Managementsysteme noch zu einer unbeabsichtigten oder auch böswilligen Störung der Gesamtplattform kommen«, erklärt Nestle.

Das Funktionsprinzip wurde bereits in unterschiedlichen Anwendungsszenarien in der Praxis erfolgreich getestet. Dazu gehören zum Beispiel Apps, mit denen Haushalte den Eigenstromverbrauch von Photovoltaik- oder Kraft-Wärme-Anlagen intelligent maximieren. Aktuell arbeiten die Forscher an App-Lösungen speziell für das Energiemanagement in Büroumgebungen. So könnte die Heizungssteuerung für Besprechungsräume etwa sowohl verfügbare Eigenenergie als auch den Belegungsplan oder die Werte von Bewegungssensoren oder spezielle Nutzerwünsche automatisch berücksichtigen. In der Praxis ist das »OGEMA«-Framework unter anderem bereits bei »BetterSpace« als Betriebssystem für ein optimiertes Energiemanagement in Hotels im Alltagseinsatz. »Ab November starten wir zudem einen neuen Industriearbeitskreis, um den Einsatz von OGEMA unter anderem im Bereich Industrie 4.0 gezielt voranzutreiben«, ergänzt Nestle. (stw)

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Dr. David Nestle
  • Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE
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