Automatisierung – SynErgie

Flexibilitätsautomatisierung

Im Strang Flexibilitätsautomatisierung werden die Unternehmens- und Marktplattform in der Praxis validiert und implementiert und die Energiesynchronisationsplattform sowie das Energieflexibilitätsdatenmodell zur Gewährleistung der Übertragbarkeit und Automatisierung in die Standardisierung eingebracht.

Ein Fokus liegt in der Flexibilitätsautomatisierung auf der zielgerichteten Weiterentwicklung und Implementierung ausgewählter Services und Komponenten der Energiesynchronisationsplattform. Vor allem eine erweiterte Konnektivität und die Berücksichtigung industrieller Anwendungsfälle werden hierbei betrachtet. Zusätzlich werden industrielle Fragestellungen hinsichtlich IT-technischer Implementierungen umgesetzt und untersucht. Hierunter fallen beispielsweise Entwicklungen von Energiemanagementsystemen oder eine energieflexible Betriebsführung von Lackieranlagen.

Ein weiterer Fokus liegt bei der Validierung der Energiesynchronisationsplattform in der Systemlandschaft von Industrieunternehmen. Dabei ist eine Weiterentwicklung der Unternehmensplattform und ausgewählten marktseitigen Services im Hinblick auf eine generelle Übertragbarkeit vorgesehen. Dies erfolgt beispielsweise zusammen mit produzierenden Unternehmen oder Softwareentwicklern.

Zusätzlich zu den genannten Punkten steht das Thema der Standardisierung im Fokus. Hierbei geht es um die Gewährleistung der allgemeinen Übertragbarkeit der Energiesynchronisationsplattform. Themen, wie die Ermittlung der Einsatzmöglichkeiten der Verwaltungsschale auf der Unternehmensplattform oder das Einbringen des Energieflexibilitätsdatenmodells in die Standardisierung werden näher untersucht. Auch ein allgemein anwendbares Framework zur Entwicklung von Unternehmensplattform-Konnektoren wird entwickelt.

Konzept der Energiesynchronisationsplattform

Das Konzept der Energiesynchronisationsplattform beschreibt die Architektur aus Komponenten, Schnittstellen und Datenmodellen zur Automatisierung und Standardisierung des Energieflexibilitätshandels sowie die Integration der relevanten Stakeholder. Umgesetzt wird das Konzept der Energiesynchronisationsplattform durch die Unternehmensplattform und Marktplattform.

Aufbau der Energiesynchronisationsplattform zur Automatisierung und Standardisierung des Energieflexibilitätshandels

Die Energiesynchronisationsplattform gliedert sich in zwei Teilplattformen, die Unternehmensplattform und die Marktplattform, die über eine Schnittstelle zum Datenaustausch und zur Interaktion befähigt sind. Die Energiesynchronisationsplattform beschreibt damit das Zusammenspiel mehrerer Unternehmensplattformen auf einer zentralen Marktplattform, um informationstechnisch unterstützten Energieflexibilitätshandel transparent durchzuführen. Eine Unternehmensplattform bietet hierfür in einer service-orientierten Infrastruktur die notwendigen Funktionalitäten für die informationstechnische Anbindung und die Ansteuerung von energieflexiblen Produktionsprozessen und -infrastruktur. Die Marktplattform kann als multilaterale Plattform bezeichnet werden, die es ermöglicht, verschiedene Energieflexibilitätsmärkte und Services anzubinden und anzusteuern.

Die Aufteilung der Energiesynchronisationsplattform in zwei logische Plattformtypen ist notwendig, um deren spezifisches Domänenwissen sowie die Technologien und Methoden sicher zu kapseln, ohne den Betrieb und die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems zu beeinträchtigen. Die Energiesynchronisationsplattform stellt dabei den übergeordneten Rahmen für die Zusammenarbeit der Unternehmensplattform und der Marktplattform dar. In diesem globalen Rahmen werden Stakeholder, technische Schnittstellen, Datenflüsse und Regularien für eine erfolgreiche Interaktion und Integration der eigentlichen Softwareplattformen, namentlich der Unternehmensplattform und Marktplattform, definiert.

Die Energiesynchronisationsplattform sieht mehrere parallel existierende Unternehmensplattformen vor, welche z.B. die Flexibilität von angeschlossenen energieflexiblen Anlagen und Prozessen bereitstellen. Für die Bereitstellung und Orchestrierung sind verschiedene Services auf der Unternehmensplattform notwendig. Demgegenüber steht als Intermediär eine mit allen Unternehmensplattformen über eine uniforme Schnittstelle kommunizierende Marktplattform. Durch den Aufbau der Marktplattform als multilaterale Plattform wird für Unternehmen der Zugriff auf eine Vielzahl existierender und zukünftiger Märkte sowie Plattformen und unterstützender Services ermöglicht. Damit Unternehmen Flexibilität vermarkten können, werden auch über die Marktplattform verschiedene Services bereitgestellt und ausgeführt. Diese unterstützen die Unternehmen in verschiedenen Aspekten der Flexibilitätsbereitstellung, der Flexibilitätsbewertung und des Energieflexibilitätshandels.

Energieflexibilitätsdatenmodell

Das Energieflexibilitätsdatenmodell stellt die Grundlage für die Kommunikation von Flexibilitäten zwischen Unternehmen und Energiemärkten dar. Es bildet durch seine standardisierte Form den zentralen Dreh- und Angelpunkt der Energiesynchronisationsplattform (siehe Abbildung). Aufgebaut ist das Energieflexibiliätsdatenmodell aus diversen Kennzahlen, um den Lastgang bzw. die Flexibilität energieflexibler Produktionsanlagen zu beschreiben.

Ein Energieflexibilitätsdatenmodell (kurz EFDM) beschreibt generisch mit Hilfe von Kennzahlen und technischen Parametern die potentiellen Möglichkeiten eines energieflexiblen Systems seine Leistung vom Referenzbetrieb zu variieren. Dieses technische energieflexible System wird mit den Klassen „flexible Leistung“, „Energiespeicher“ und „Abhängigkeit“ modelliert. Über die Ausprägung der Kennzahlen der genannten Klassen werden die Freiheitsgrade der Energieflexibilität beschrieben und eingeschränkt. Damit werden die zulässigen Möglichkeiten des technischen Systems seine Leistung zu variieren als Flexibilitätsraum beschrieben. Neben den drei genannten Klassen zur Beschreibung des Flexibilitätsraums eines Systems, gibt es im EFDM auch die Klasse „Energieflexibilitätsmaßnahme“, die eine konkrete Leistungsänderung des Systems innerhalb seines Flexibilitätsraums beschreibt. Das EFDM besteht in Summe aus 42 Kennzahlen, zu denen beispielsweise die möglichen Leistungszustände, die nutzbare Speicherkapazität eines Speichers, Reaktionszeiten, Kosten oder die temporäre Gültigkeit zählen. Die Kennzahlen des EFDMs können je nach IT-Systemen und Digitalisierungsgrad der Fabrik manuell oder (halb-)automatisch bestimmt werden. Durch die generische Modellierung von Energieflexibilitäten ist das EFDM unabhängig von marktseitigen oder regulatorischen Änderungen und damit für das zukünftige Strom- und Marktsystem gerüstet.

Das EFDM wird mittels Services auf der Unternehmensplattform generiert und stellt die Grundlage für die Modellierung und Kommunikation von Energieflexibilität dar. Durch die Standardisierung ist eine durchgängige Kommunikation von der Anlage/Maschine über die Marktplattform bis zum (Flexibilitäts-)Markt möglich. Zudem können verschiedene Services der beiden Plattformen mit dem EFDM interagieren, um die Fertigung ohne Einschränkungen energieflexibel zu gestalten. Beispielsweise ist es mit dem Service „Flexibilitätseinsatzplanungstool“ auf der Marktplattform möglich, eine marktseitige Optimierung durchzuführen, um den Einsatz von Flexibilitäten zu optimieren. Das EFDM wird in der Praxis in verschiedenen Demonstratoren und der energieflexiblen Fabriken der Modellregion Augsburg erprobt und auf Herz und Nieren getestet.

Detailliert erläutert wird das Energieflexibilitätsdatenmodell im zugehörigen Diskussionspapier.