Kleinstanlagen marktbasiert integrieren: Projekt demonstriert technische Machbarkeit
Das vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT koordinierte Vorhaben zeigt, wie sich Flexibilitätspotenziale von Anlagen unter 100 Kilowatt künftig systematisch und digital in das Netzengpassmanagement einbinden lassen.
Dezentrale Flexibilität heben – Systemkosten senken
Mit der zunehmenden Dezentralisierung des Energiesystems wächst die Zahl kleiner Erzeuger, Verbraucher und Speicher rasant. Wärmepumpen, Heim-Photovoltaikanlagen oder Batteriespeicher – sogenannte Kleinstanlagen unter 100 kW – sind bislang nicht Bestandteil des regulären Redispatch-Prozesses. Dieser dient dazu, Netzüberlastungen zu vermeiden, indem Einspeisungen gedrosselt oder erhöht werden.
Bisher werden vor allem größere, direkt steuerbare Anlagen berücksichtigt. Das Potenzial der vielen kleinen, dezentralen Einheiten bleibt weitgehend ungenutzt. Genau hier setzt DEER an: Durch eine freiwillige, marktbasierte Integration dieser Anlagen kann zusätzliche Flexibilität aktiviert werden. Das trägt zur Netzstabilität bei und hilft, Systemkosten zu senken.
Flexibilität bedeutet dabei zum Beispiel, den Stromverbrauch zeitlich zu verschieben oder gezielt zu reduzieren. So können etwa Ladevorgänge von Batteriespeichern angepasst oder Wärmepumpen kurzfristig gedrosselt werden, um Netzengpässe zu entschärfen. Anstatt erneuerbare Energie abzuregeln, wird vorhandenes Potenzial intelligenter genutzt.
Digitales Multi-Agenten-System als technisches Rückgrat
Um perspektivisch Millionen von Anlagen integrieren zu können, braucht es eine hochautomatisierte digitale Infrastruktur. Im Projekt DEER – „Dezentraler Redispatch: Schnittstellen für die Flexibilitätsbereitstellung“ – entwickelte das Konsortium dafür ein innovatives Multi-Agenten-System.
„Damit alle Akteure im Energiesystem automatisiert kommunizieren können, brauchen wir ein digitales System“, erklärt Prof. Dr. Jens Strüker, stellvertretender Leiter des Institutsteils Wirtschaftsinformatik am Fraunhofer FIT und Professor an der Universität Bayreuth.
Das entwickelte System optimiert lokal das Flexibilitätspotenzial einzelner Anlagen. Jede Anlage berechnet auf Basis ihres üblichen Fahrplans, ihrer technischen Einschränkungen und von Leistungsprognosen, in welchem Umfang sie von diesem Plan abweichen kann. Dieses lokale Flexibilitätspotenzial wird kryptographisch mit einer dezentral verwalteten digitalen Maschinenidentität verknüpft und an einen Aggregator übermittelt.
Der Aggregator bündelt die eingehenden Potenziale und erstellt daraus ein marktbasiertes Angebot. Dieses wird im Projekt auf der Crowd-Balancing-Plattform EQUIGY platziert. So entsteht ein komplementärer, marktorientierter Ansatz zum bestehenden kostenbasierten Redispatch.
Datenschutz durch Zero-Knowledge Proofs
Ein zentrales Element des Systems ist die datensparsame und zugleich überprüfbare Kommunikation. Zur Verifizierung der Flexibilitätsangebote kommen sogenannte Zero-Knowledge Proofs zum Einsatz. Diese kryptographischen Nachweise ermöglichen es, die Erfüllbarkeit eines Angebots zu belegen, ohne sensible Rohdaten offenzulegen.
Netzbetreiber können so überprüfen, ob ein Angebot plausibel ist, ohne detaillierte Verbrauchs- oder Erzeugungsdaten speichern oder auswerten zu müssen. Das schützt die Privatsphäre der Anlagenbetreiber und reduziert zugleich den administrativen Aufwand.
Wird ein Angebot aktiviert, berechnet der Aggregator konkrete Leistungsanfragen für die lokalen Agenten. Diese passen ihre Fahrpläne entsprechend an und übermitteln aktualisierte Messdaten. Auch die Erfüllung wird wiederum über Zero-Knowledge Proofs nachgewiesen. So entsteht ein durchgängig verifizierbares, digitales System für den dezentralen Redispatch.
Feldtest und Normungsbezug
Auf Basis der entwickelten Architektur wurde ein Prototyp implementiert und mit realen Anlagen im Feld getestet. Ziel war es, die technische Machbarkeit unter Praxisbedingungen zu demonstrieren und die Konzepte in Richtung Standardisierung weiterzuentwickeln. Eine Verankerung in einer VDE SPEC ist vorgesehen.
Beteiligt waren neben dem Fraunhofer FIT unter anderem das OFFIS – Institut für Informatik, die be.storaged GmbH, die OLI Systems GmbH, die Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE, die TenneT TSO GmbH sowie die UBIMET GmbH.
Gefördert wurde das Projekt vom deutschen Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Mit Initiativen wie DEER sollen innovative, automatisierte Lösungen für ein Energiesystem entwickelt werden, das künftig von Millionen dezentraler Erzeugungs-, Verbrauchs- und Speichereinheiten geprägt sein wird.
Die erfolgreiche Demonstration zeigt: Die marktbasierte Integration von Kleinstanlagen in den Redispatch ist technisch machbar – und kann ein wichtiger Baustein für ein effizientes, resilientes und kostensensibles Energiesystem der Zukunft sein.
Dezentrale Flexibilität heben – Systemkosten senken
Mit der zunehmenden Dezentralisierung des Energiesystems wächst die Zahl kleiner Erzeuger, Verbraucher und Speicher rasant. Wärmepumpen, Heim-Photovoltaikanlagen oder Batteriespeicher – sogenannte Kleinstanlagen unter 100 kW – sind bislang nicht Bestandteil des regulären Redispatch-Prozesses. Dieser dient dazu, Netzüberlastungen zu vermeiden, indem Einspeisungen gedrosselt oder erhöht werden.
Bisher werden vor allem größere, direkt steuerbare Anlagen berücksichtigt. Das Potenzial der vielen kleinen, dezentralen Einheiten bleibt weitgehend ungenutzt. Genau hier setzt DEER an: Durch eine freiwillige, marktbasierte Integration dieser Anlagen kann zusätzliche Flexibilität aktiviert werden. Das trägt zur Netzstabilität bei und hilft, Systemkosten zu senken.
Flexibilität bedeutet dabei zum Beispiel, den Stromverbrauch zeitlich zu verschieben oder gezielt zu reduzieren. So können etwa Ladevorgänge von Batteriespeichern angepasst oder Wärmepumpen kurzfristig gedrosselt werden, um Netzengpässe zu entschärfen. Anstatt erneuerbare Energie abzuregeln, wird vorhandenes Potenzial intelligenter genutzt.
Digitales Multi-Agenten-System als technisches Rückgrat
Um perspektivisch Millionen von Anlagen integrieren zu können, braucht es eine hochautomatisierte digitale Infrastruktur. Im Projekt DEER – „Dezentraler Redispatch: Schnittstellen für die Flexibilitätsbereitstellung“ – entwickelte das Konsortium dafür ein innovatives Multi-Agenten-System.
„Damit alle Akteure im Energiesystem automatisiert kommunizieren können, brauchen wir ein digitales System“, erklärt Prof. Dr. Jens Strüker, stellvertretender Leiter des Institutsteils Wirtschaftsinformatik am Fraunhofer FIT und Professor an der Universität Bayreuth.
Das entwickelte System optimiert lokal das Flexibilitätspotenzial einzelner Anlagen. Jede Anlage berechnet auf Basis ihres üblichen Fahrplans, ihrer technischen Einschränkungen und von Leistungsprognosen, in welchem Umfang sie von diesem Plan abweichen kann. Dieses lokale Flexibilitätspotenzial wird kryptographisch mit einer dezentral verwalteten digitalen Maschinenidentität verknüpft und an einen Aggregator übermittelt.
Der Aggregator bündelt die eingehenden Potenziale und erstellt daraus ein marktbasiertes Angebot. Dieses wird im Projekt auf der Crowd-Balancing-Plattform EQUIGY platziert. So entsteht ein komplementärer, marktorientierter Ansatz zum bestehenden kostenbasierten Redispatch.
Datenschutz durch Zero-Knowledge Proofs
Ein zentrales Element des Systems ist die datensparsame und zugleich überprüfbare Kommunikation. Zur Verifizierung der Flexibilitätsangebote kommen sogenannte Zero-Knowledge Proofs zum Einsatz. Diese kryptographischen Nachweise ermöglichen es, die Erfüllbarkeit eines Angebots zu belegen, ohne sensible Rohdaten offenzulegen.
Netzbetreiber können so überprüfen, ob ein Angebot plausibel ist, ohne detaillierte Verbrauchs- oder Erzeugungsdaten speichern oder auswerten zu müssen. Das schützt die Privatsphäre der Anlagenbetreiber und reduziert zugleich den administrativen Aufwand.
Wird ein Angebot aktiviert, berechnet der Aggregator konkrete Leistungsanfragen für die lokalen Agenten. Diese passen ihre Fahrpläne entsprechend an und übermitteln aktualisierte Messdaten. Auch die Erfüllung wird wiederum über Zero-Knowledge Proofs nachgewiesen. So entsteht ein durchgängig verifizierbares, digitales System für den dezentralen Redispatch.
Feldtest und Normungsbezug
Auf Basis der entwickelten Architektur wurde ein Prototyp implementiert und mit realen Anlagen im Feld getestet. Ziel war es, die technische Machbarkeit unter Praxisbedingungen zu demonstrieren und die Konzepte in Richtung Standardisierung weiterzuentwickeln. Eine Verankerung in einer VDE SPEC ist vorgesehen.
Beteiligt waren neben dem Fraunhofer FIT unter anderem das OFFIS – Institut für Informatik, die be.storaged GmbH, die OLI Systems GmbH, die Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE, die TenneT TSO GmbH sowie die UBIMET GmbH.
Gefördert wurde das Projekt vom deutschen Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Mit Initiativen wie DEER sollen innovative, automatisierte Lösungen für ein Energiesystem entwickelt werden, das künftig von Millionen dezentraler Erzeugungs-, Verbrauchs- und Speichereinheiten geprägt sein wird.
Die erfolgreiche Demonstration zeigt: Die marktbasierte Integration von Kleinstanlagen in den Redispatch ist technisch machbar – und kann ein wichtiger Baustein für ein effizientes, resilientes und kostensensibles Energiesystem der Zukunft sein.
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