Standardisierung beschleunigt Innovation

Inhaltsverzeichnis

1. Hin­ter­grund und Moti­va­ti­on einer C/sells-Arbeits­grup­pe zum regu­la­to­ri­schen Rahmen
2. Stan­dar­di­sie­rung beschleu­nigt Inno­va­ti­on und schafft Massenfähigkeit
3. Glos­sar mit Begriffs­sys­tem zum zel­lu­lä­ren Ener­gie­sys­tem als Grund­la­ge von Betei­li­gung und Autonomie
4. Zel­lu­lä­re Archi­tek­tur und Digitalisierung
5. Use Case Methodik
6. Schutz­me­tho­dik — Schutz­be­dürf­nis­se im Energiesystem
7. Fle­xi­bi­li­täts­be­griff — Fle­xi­bi­li­täts­kon­zep­te — Flexibilitätsmodell
8. Zusam­men­fas­sung der Ergeb­nis­se des Pro­jek­tes C/sells zu gemein­sa­men tech­ni­schen Regeln, Nor­men und Standards

Standardisierung beschleunigt Innovation und schafft Massenfähigkeit

Motivation

Die Erneu­er­ba­ren Ener­gien bie­ten viel­fäl­ti­ge Mög­lich­kei­ten der Betei­li­gung an den Chan­cen der Ener­gie­wen­de zur Eigen­ge­stal­tung sowie zur loka­len und regio­na­len Wert­schöp­fung. Unver­zicht­bar ist dabei die inte­grier­te Betrach­tung von Ener­gie­flüs­sen bezüg­lich der Ange­bo­te für Strom, Wär­me, Gas und Mobi­li­tät. Als Mit­tel zur Beherr­schung der dar­aus resul­tie­ren­den Kom­ple­xi­tät die­nen Auto­no­mie und Fle­xi­bi­li­tät mit zel­lu­lä­ren Sys­te­men, Inter­ope­ra­bi­li­tät, gemein­sa­me Regeln, Digi­ta­li­sie­rung sowie Informationssicherheit.

Die­se Viel­falt kann nur dann mas­sen­fä­hig und wirt­schaft­lich beherrscht wer­den, wenn für grund­le­gen­de gemein­sa­me Abläu­fe Ver­ab­re­dun­gen zur Spra­che und zum Auf­bau des not­wen­di­gen Infor­ma­ti­ons­aus­tau­sches, aber auch zur Gewähr­leis­tung von Sicher­heit getrof­fen werden.

Aber Stan­dar­di­sie­rung wird häu­fig als Hin­der­nis für Inno­va­tio­nen betrach­tet. Die Gegen­the­se lau­tet, dass Stan­dar­di­sie­rung als Kata­ly­sa­tor für Inno­va­tio­nen die­nen kann [Blind, Knut. (10/2018)]. Ziel­ge­rich­te­te Stan­dar­di­sie­rung beschleu­nigt Inno­va­ti­on. Des­halb wur­de in C/sells auch das Ver­hält­nis der drei Hand­lungs­ebe­nen Regu­lie­rung, Stan­dar­di­sie­rung und Inno­va­ti­on zur Trans­for­ma­ti­on des Ener­gie­sys­tems betrach­tet. Dabei wird die Neu­jus­tie­rung des Ver­hält­nis­ses von staat­li­cher, begren­zen­der Regu­lie­rung sowie von Indus­trie und Fach­ex­per­ten getrie­be­ner inter­na­tio­na­ler Stan­dar­di­sie­rung im Kon­text einer die Inno­va­tio­nen beför­dern­den Stan­dar­di­sie­rung ein­ge­for­dert. Zusätz­lich besteht die Auf­ga­be, den schwie­ri­gen Trans­fer intel­lek­tu­el­ler Eigen­tums­rech­te in Nor­men zu beachten.

Modulare und zelluläre Bauweise als Lösungsansatz

Um dem Kern­the­ma der Ener­gie­wen­de, der Gestal­tung eines fle­xi­ble­ren Sys­tems gerecht zu wer­den, wid­me­te sich das Pro­jekt C/sells im Rah­men des vom Bun­des­wir­schafts­mi­nis­te­ri­um geför­der­ten Schau­fens­ter­pro­gram­mes SINTEG der Spe­zi­fi­ka­ti­on gemein­sa­mer Metho­den. Dies erfolg­te unter beson­de­rer Berück­sich­ti­gung des zel­lu­lä­rem Archi­tek­tur­an­sat­zes für das zukünf­ti­ge Ener­gie­sys­tem. Dies beinhal­tet die Betrach­tung natio­na­ler und inter­na­tio­na­ler Ener­gie­sys­te­me als Sys­te­me aus Sys­te­men. Die­se Archi­tek­tur ermög­licht lokal und regio­nal sowohl die auto­no­me Gestal­tung von Ener­gie­flüs­sen als auch die Unter­stüt­zung im Gesamt­ver­bund, qua­si als Ener­gie­or­ga­nis­mus.

Dazu erfolg­te im Pro­jekt die Beschrei­bung von Anwen­dungs­fäl­len sowie die Ablei­tung von Anfor­de­run­gen an Schnitt­stel­len als auch an gemein­sa­men Sicher­heits- und Fle­xi­bi­li­täts­kon­zep­te. Auf Basis der hier­bei beschrie­be­nen Ziel­stel­lun­gen dien­te ein gemein­sa­mes Stan­dar­di­sie­rungs­kon­zept dazu, ein koor­di­nier­tes Vor­ge­hen der viel­fäl­ti­gen Part­ner im zel­lu­lär orga­ni­sier­ten Pro­jekt zu erreichen.

Die Moti­va­ti­on zur Schaf­fung einer gemein­sa­men nor­ma­ti­ven Basis für das zukünf­ti­ge Ener­gie­sys­tem ergibt sich aus dem Pro­jekt­an­sät­zen Viel­falt, Par­ti­zi­pa­ti­on und Zel­lu­la­ri­tät. Die damit ver­bun­de­ne Inno­va­ti­ons­viel­falt benö­tigt aber im Gesamt­ver­bund sowohl eine gemein­sa­me nor­ma­ti­ve Basis als auch Regeln eines Rechts­sys­tems. Im Rah­men die­ser Akti­vi­tä­ten wur­de die not­wen­di­ge Neu­be­wer­tung des Ver­hält­nis­ses zwi­schen Rechts­sys­tem und Stan­dar­di­sie­rung als nor­ma­ti­ve Basis beim Sys­temum­bau gefol­gert. [C/sells – IOP Teil B+C. (03/2020)]

Wider dem Sprachwirrwarr beim Turmbau von Babel

Zur Erlan­gung eines gemein­sa­men Ver­ständ­nis­ses ent­stand zuerst eine Spra­che zur Beschrei­bung eines zel­lu­lä­ren Ener­gie­sys­tems auf Basis der Sys­tem- und Modell­be­grif­fe. Das Begriffs­sys­tem umfasst die Kate­go­ri­sie­rung von Kom­po­nen­ten zur Beschrei­bung des Ener­gie­sys­tems in einer Zel­le sowie der zuge­hö­ri­gen Funk­tio­nen, Schnitt­stel­len und Eigen­schaf­ten. Dazu wur­de ein Glos­sar für die ein­heit­li­che Ver­wen­dung von Begrif­fen erstellt und gepflegt. [C/sells – IOP Teil D. (04/2020)]

Zur Lösung kom­ple­xer Fra­ge­stel­lun­gen, die sich bei­spiels­wei­se mit der Trans­for­ma­ti­on des Ener­gie­sys­tems zu dezen­tra­len Struk­tu­ren, mit vola­ti­ler Erzeu­gung und im Sek­to­ren­ver­bund erge­ben, wer­den gesamt­sys­te­mi­sche Betrach­tun­gen benö­tigt. Dies ent­spricht einem Top-Down-Ansatz durch Ein­gren­zung auf geplan­te Hand­lun­gen bestimm­ter Akteu­re und ihrer Bedin­gun­gen im Rah­men eines Teil­sys­tems. Dazu gehört die Bestim­mung not­wen­di­ger Kom­po­nen­ten, Funk­tio­nen und Schnitt­stel­len des Teil­sys­tems auf Basis von Anwen­dungs­fäl­len. Für die­ses Vor­ge­hen eta­blier­te sich im inter­na­tio­na­len Rah­men die Use Case-Metho­dik ver­bun­den mit dem Smart Grid Archi­tek­tur­mo­dell zur Sys­tem­be­schrei­bung. Die­se Metho­dik ist sehr kom­plex und für den Prak­ti­ker nicht leicht nachzuvollziehen.

Des­halb wur­de die Use Case-Metho­dik auf Basis des C/sells-Glos­sar genutzt, um mit dem „C/sells-Koch­buch“ eine gemein­sa­me Vor­ge­hens­wei­se für den Prak­ti­ker zu ver­ein­ba­ren. Dies sicher­te das­sel­be Ver­ständ­nis der Pro­jekt­part­ner im Gesamt­sys­tem trotz Viel­falt der Aus­prä­gung in auto­nom gestal­te­ten Zellen.

[C/sells – IOP Teil F. (03/2020)], [C/sells – IOP Teil G. (05/2020)], [Bogen­sber­ger, Köppl, Kieß­ling, Fal­ler. (10/2018)]

Babel und Lessons Learned: Architektur vom Entwurf bis zur Planung

Zusätz­lich galt es, im Rah­men der Use Case-Beschrei­bung auch ein gemein­sa­mes Archi­tek­tur­ver­ständ­nis zu errei­chen. Dazu wur­de ein Archi­tek­tur­mo­dell für zel­lu­lä­re Sys­te­me sowie ein zuge­hö­ri­ges Kom­po­nen­ten­mo­dell in Ver­bin­dung mit den Kom­po­nen­ten des Infra­struk­tur-Infor­ma­ti­ons­sys­tems (IIS) bereitgestellt.

[C/sells – IOP Teil E. (05/2020)]

Als Quer­schnitts­the­ma der Stan­dar­di­si­s­ie­rung bei der Bestim­mung von Anwen­dungs­fäl­len und deren Imple­men­tie­rung wur­de eben­so auf Grund­la­ge des euro­päi­schen Stan­dar­di­sie­rungs­man­da­tes und der dort spe­zi­fi­zier­ten Schutz­me­tho­dik eine ver­ein­fach­te Metho­den­be­schrei­bung erstellt. Mus­ter­lö­sun­gen dien­ten dabei der bes­se­ren Veranschaulichung.

[C/sells – IOP Teil H. (04/2020)]

Ein über alle Teil­pro­jek­te rei­chen­der Arbeits­kreis wid­me­te sich der Auf­ga­be, Vor­schlä­ge für ein Fle­xi­bi­li­täts­mo­dell, für Fle­xi­bi­li­täts­nach­rich­ten und für deren siche­re Über­tra­gung zu erar­bei­ten. Die­se Bei­trä­ge zur Stan­dar­di­sie­rung von Fle­xi­bi­li­täts­nach­rich­ten bei der Viel­falt mög­li­cher Fle­xi­bi­li­täts­me­cha­nis­men im Markt und im Netz wur­den durch die Ergeb­nis­se der Fach­grup­pe Fle­xi­bi­li­tät zur Kate­go­ri­sie­rung die­ser Mecha­nis­men möglich.

[C/sells – FG Fle­xi­bi­li­tät. (12/2018)], [C/sells – IOP Teil I. (03/2020)]

Auf die­ser Grund­la­ge wur­de ein gemein­sa­mes Fle­xi­bi­li­täts­mo­dell für das Fle­xi­bi­li­täts­ka­tas­ter spe­zi­fi­ziert, auf des­sen Basis wei­ter­füh­ren­de Stan­dar­di­sie­rungs­ak­ti­vi­tä­ten in natio­na­len und inter­na­tio­na­len Gre­mi­en vor­ge­schla­gen wer­den. Das Ziel besteht dar­in, mit einer ver­ein­bar­ten Spra­che und einer gemein­sa­men digi­ta­len Infra­struk­tur – dem IIS – Fle­xi­bi­li­täts­nach­rich­ten mas­sen­fä­hig und sicher über­tra­gen. Hier­zu spe­zi­fi­zier­ten Pro­jekt­part­ner die Nut­zung eines siche­ren Weges über das intel­li­gen­te Mess­sys­tem (CLS-Kanal) mit­tels eines stan­dar­di­sier­ten Infra­struk­tur­diens­tes für Ener­gie­markt­teil­neh­mer. Die Umset­zung erfolg­te im Rah­men einer Pilot­lö­sung bei der Lab Noir-Demons­tra­ti­on zur Insel­fä­hig­keit eines Wohn­haus­ver­bun­des in der Nähe von Hei­del­berg im Auto­no­mie Lab Leimen.

Verbreitung der Erkenntnisse

Im Auto­no­mie Lab Lei­men wirk­ten Part­ner pro­jekt­über­grei­fend an der Spe­zi­fi­ka­ti­on einer Mus­ter­lö­sung zur Kom­mu­ni­ka­ti­on von Fle­xi­bi­li­täts­nach­rich­ten über den siche­ren Kanal des Smart Meter Gate­ways. Hier­bei wur­de eine stan­dar­di­sier­te Lösung für einen digi­ta­len Netz­an­schluss zur Leis­tungs­be­ein­flus­sung am Netz­an­schluss erarbeitet.

[C/sells – HLUCs G‑H-I. (11/2020)]

An die­ser Lösung betei­lig­ten sich C/sells-Part­ner (z.B. EEBus-Initia­ti­ve und Stadt­wer­ke Mün­chen) pro­jekt­über­grei­fend an der Spe­zi­fi­ka­ti­on einer VDE-Anwen­dungs­re­gel mit Use-Case-Spe­zi­fi­ka­tio­nen sowie der Beschrei­bung einer tech­ni­schen Umset­zung auf Basis einer natio­na­len Stan­dar­di­sie­rungs­in­itia­ti­ve (EEBus).

[VDE-AR‑E 2829–6‑1], [VDE-AR‑E 2829–6‑2, 3, 4]

Die Ergeb­nis­se aus C/sells wer­den somit unter der Bezeich­nung „Digi­ta­ler Netz­an­schluss“ in Stan­dar­di­sie­rungs­gre­mi­en auf­ge­grif­fen und fin­den ers­te Anwen­dung über das Pro­jekt hinaus.

Der Vor­schlag zum digi­ta­len Netz­an­schluss in Ver­bin­dung mit dem Wir­ken in Stan­dar­di­sie­rungs­gre­mi­en ist ein Bei­spiel für die Ver­knüp­fung zu natio­na­len, euro­päi­schen und inter­na­tio­na­len Nor­mungs­gre­mi­en sowie zur Regel­set­zung in Ver­bän­den. Dies erfolgt im natio­na­len Rah­men auch durch die Mit­wir­kung der Pro­jekt­part­ner VIVAVIS (frü­her IDS) und der PPC AG an der Task Force Smart Meter­ing, Smart Grid und Smart Mobi­li­ty bei BMWi und BSI sowie der damit ver­bun­de­nen Spie­ge­lung der dor­ti­gen Akti­vi­tä­ten im DKE Sys­tem­ko­mi­tee K901 durch den Unter­auf­trag­neh­mer von Fraun­ho­fer ISE (Andre­as Kieß­ling, ener­gy design) sowie Viva­vis, PPC und Stadt­wer­ke München.

Die Erfah­run­gen aus der Nut­zung der Use Case Metho­dik in Ver­bin­dung mit dem zel­lu­lä­ren Archi­tek­tur­kon­zept wer­den auch in inter­na­tio­na­le Stan­dar­di­sie­rungs­gre­mi­en (IEC TC 57, WG16) ein­ge­bracht (Stadt­wer­ke Mün­chen, FfE e.V.).

Die Bewer­tung von Akti­vi­tä­ten zur Inter­ope­ra­bi­li­tät in C/sells erfolg­te bezo­gen auf Mus­ter­lö­sun­gen. Dabei ergänz­te die Betrach­tung des Ver­hält­nis­ses von Regu­la­ri­en und Ener­gie­recht das Ver­fah­ren. Auf die­ser Grund­la­ge wur­den Maß­nah­men zur Beför­de­rung von Inno­va­tio­nen in Ver­bin­dung mit der Siche­rung von tech­ni­schem Wis­sen vor­ge­schla­gen. Aus Sicht des Pro­jek­tes C/sells besteht dabei die Not­wen­dig­keit, das Ver­hält­nis der Gestal­tungs­ebe­nen staat­li­che Regu­lie­rung sowie Stan­dar­di­sie­rung und Inno­va­ti­on unter den Bedin­gun­gen der Sys­tem­trans­for­ma­ti­on neu aus­zu­rich­ten. Die resul­tie­ren­den Vor­schlä­ge sind Bestand­teil der Abschlussdokumentation.

[C/sells – IOP Teil B+C. (11/2020)]

C/sells-Vorschlag

Stan­dar­di­sie­rung beschleu­nigt Inno­va­ti­on. Auf die­ser Grund­la­ge schlägt das Pro­jekt C/sells in Ablei­tung der Ergeb­nis­se ver­schie­de­ner Demons­tra­tio­nen die Spe­zi­fi­ka­ti­on der Anwen­dungs­re­gel für einen digi­ta­len Netz­an­schlus­ses sowie des­sen För­de­rung ent­spre­chend nach­fol­gen­der Maß­nah­men vor:

• För­de­rung auto­no­mer, loka­ler Ener­gie­ma­nage­ment­sys­te­me als Grund­la­ge von Eigen­ver­brauch als auch von Energiegemeinschaften
• Spe­zi­fi­ka­ti­on eines digi­ta­len Netz­an­schlus­ses an Gebäu­den mit Kom­mu­ni­ka­ti­ons­zu­gang, intel­li­gen­tem Mess­sys­tem und Leis­tungs­steue­rung am Netz­an­schluss sowie För­de­rung von loka­len Kom­mu­ni­ka­ti­ons­netz­wer­ken in Gebäu­den als Bestand­teil der Aus­stat­tung mit Energiemanagementsystemen
• Ersatz bis­he­ri­ger Stan­dard­last­pro­fi­le durch öffent­lich in Infor­ma­ti­ons­kom­po­nen­ten bereit­ge­stell­te Stan­dard-Pro­sumen­ten­pro­fi­le an Netzanschlüssen
• För­de­rung von Platt­for­men für Ener­gie­ge­mein­schaf­ten zur Ver­bin­dung von Eigen­ver­brauchs­lö­sun­gen sowie Gestal­tung von Rah­men­be­din­gun­gen für eine ver­ein­fach­te Direkt­ver­mark­tung unter Abbau von Büro­kra­tie, Berichts­pflich­ten und Umla­gen für Anla­gen klei­ner 30 kW

Digi­ta­ler Netz­an­schluss sowie Eigen­ver­brauchs­lö­sung (Zel­le) mit loka­lem Ener­gie­ma­nage­ment, Stan­dard-Pro­sumen­ten­pro­fi­len und Über­schuss-Ver­mark­tung bei Pro­sumen­ten als Alter­na­ti­ve zu BNetzA-Optionen

Quellen

[Blind, Knut. (10/2018)] Prof. Dr. Knut Blind. Stan­dar­di­sie­rung als Kata­ly­sa­tor für Inno­va­ti­on – Inau­gu­ra­ti­ons­re­de, Stif­tungs­lehr­stuhl für Stan­dar­di­sie­rung, Rot­ter­dam School of Manage­ment. DIN Deut­sches Insti­tut für Nor­mung e.V., Ber­lin. Mai 2019.

[Bogen­sber­ger, Köppl, Kieß­ling, Fal­ler. (10/2018)] Koch­re­zept Use Case Metho­dik — Eine prak­ti­sche Anwen­dungs­hil­fe für alle C/sells-Part­ner. Leit­fa­den. Mün­chen, Okto­ber 2018.

[C/sells – FG Fle­xi­bi­li­tät. (12/2018)] SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. FG Fle­xi­bi­li­tät – Ergeb­nis­do­ku­ment Fle­xi­bi­li­tät. 12/2018.

[C/sells – HLUCs G‑H-I. (12/2020)] SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. Teil­pro­jekt 5 / Arbeits­pa­ket 5.5. Wirt­schaft­li­che, inter­ope­ra­ble und siche­re Ein­bin­dung fle­xi­bler Ener­gie­wand­ler. 11/2020

[C/sells – IOP Teil B+C. (11/2020)] Inter­ope­ra­bi­li­tät — Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit Teil B+C. Ergeb­nis­se zu Metho­den, Model­le für Inter­ope­ra­bi­li­tät durch Regeln, Stan­dards und Nor­men sowie Ver­hält­nis von Inno­va­ti­on, Stan­dar­di­sie­rung und Regu­lie­rung. SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. Teil­pro­jekt 2 / Arbeits­pa­ket 2.8. 11/2020

[C/sells – IOP Teil D. (06/2020)] Inter­ope­ra­bi­li­tät — Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit Teil D. Glos­sar: Ergeb­nis­do­ku­ment Ter­mi­no­lo­gie Zel­lu­lä­res Ener­gie­sys­tem. SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. Teil­pro­jekt 2 / Arbeits­pa­ket 2.8. 04/2020

[C/sells – IOP Teil E. (05/2020)] Inter­ope­ra­bi­li­tät — Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit Teil E. Pla­nung von Ener­gie­zel­len und Ver­bund – Her­aus­for­de­run­gen / Archi­tek­tur / Kom­po­nen­ten / Mus­ter­lö­sun­gen. SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. Teil­pro­jekt 2 / Arbeits­pa­ket 2.8. 05/2020

[C/sells – IOP Teil F. (03/2020)] Inter­ope­ra­bi­li­tät — Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit Teil F. Use Case Metho­dik. SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. Teil­pro­jekt 2 / Arbeits­pa­ket 2.8. 03/2020

[C/sells – IOP Teil G. (05/2020)] Inter­ope­ra­bi­li­tät — Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit Teil G. Use Case Mus­ter­be­schrei­bung: Ein­füh­rung in das Use Case Tem­p­la­te am Bei­spiel einer Mus­ter­lö­sung. SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. Teil­pro­jekt 2 / Arbeits­pa­ket 2.8. 05/2020

[C/sells – IOP Teil H. (04/2020)] Inter­ope­ra­bi­li­tät — Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit Teil C. Schutz­me­tho­dik. SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. Teil­pro­jekt 2 / Arbeits­pa­ket 2.8. 04/2020

[C/sells – IOP Teil I. (03/2020)] Inter­ope­ra­bi­li­tät — Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit Teil C. Fle­xi­bi­li­täts­me­tho­dik. SIN­TEG-Pro­gramm des BMWi. Pro­jekt C/sells. Teil­pro­jekt 2 / Arbeits­pa­ket 2.8. 03/2020

[VDE-AR‑E 2829–6‑1, 2, 3, 4] VDE-Anwen­dungs­re­gel. Tech­ni­scher Infor­ma­ti­ons­aus­tausch an der Schnitt­stel­le zur Lie­gen­schaft und den dar­in befind­li­chen Ele­men­ten von Kun­den­an­la­gen. VDE DKE. Frank­furt am Main. 12/2020

Lei­men, den 24. Febru­ar 2021

Andre­as Kieß­ling, ener­gy design