All Electric Society: Praxisbeispiele und Wege des Datenteilens im Fokus der DKE Zukunftswerkstatt

Rund 130 Expertinnen und Experten diskutierten am 18. und 19. März 2024 in Berlin über die Ausgestaltung der All Electric Society (AES). Im Zentrum der rund zwei Dutzend Fachvorträge, Präsentationen und Gruppendiskussionen standen die Vernetzung und der Datenaustausch über Sektorengrenzen hinweg.

Wissenschaftler, Unternehmens- und Verbandsvertreter berichteten über konkrete Anwendungen und Forschungsprojekte zum Datenaustausch. Ergänzend erläuterten Repräsentanten der EU-Kommission und der Bundesregierung ihre politischen Initiativen zur Energiewende und zur Dekarbonisierung von Wirtschaft und Gesellschaft.

Ein Veranstaltungsrückblick.

Florian Spiteller, Mitglied des DKE Executive Board, eröffnete zusammen mit Tagungsleiter Johannes Stein von der DKE die Zukunftswerkstatt. Er erinnerte an das DKE Commitment 2030, mit dem sich die DKE im Jahr 2022 verpflichtet hatte, ihr Handeln konsequent an den Zielen der AES auszurichten. In der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) stünden die DKE-AES-Grundlagen mittlerweile unter der Bezeichnung „All Electric and Connected Society” weit oben auf der Agenda.

Klaus-Wolfgang Klingner, der dem DKE Arbeitskreis zur AES vorsteht, stellte in seinem Einführungsvortrag eine nachhaltige und dekarbonisierte AES als Zukunftsvision mit einem integrierten Gesamtenergiesystem vor. Das Energiemanagement müsse auf allen Ebenen mit Datenräumen in der Cloud sowie intelligenten Systemen gesteuert werden.

Der erste Tag befasste sich mit praktischen Beispielen bei der Umsetzung der All Electric Society und der Sektorenkopplung mit dem Fokus, dass hierzu Daten über Grenzen hinweg ausgetauscht werden müssen und eine umfassende Automatisierung und Digitalisierung notwendig wird. Die hierbei bestehenden Herausforderungen werden auch von politischer Seite gesehen und Lösungswege zusammen mit Verbänden und Wirtschaft durch Projekte und Initiativen unterstützt.

Der zweite Tag fokussierte sich auf neue Wege des Datenteilens, beispielsweise mittels Digitalen Zwillingen oder Datenräumen. Die Referentinnen und Referenten zeigten auf und diskutierten mit den Teilnehmenden, was bereits aktuell vorhanden ist, derzeit vorangetrieben wird und wohin die Reise des Datenteilens führen kann.

Tag 1: Praxisbeispiele zur Umsetzung der All Electric Society

Session 1: Vier Anwendungsbeispiele der All Electric Society und der Sektorenkopplung

René Füchtjohann von Phoenix Contact stellte den All Electric Society Park des Unternehmens vor, in dem die Vision der AES bereits weitgehend umgesetzt wurde. Dort wurde die Sektorenkopplung von Strom- und Wärmeerzeugung sowie -nutzung verwirklicht. Die größte Herausforderung bestehe in der Datenharmonisierung, um die automatische Kommunikation und Steuerung über das Energiemanagement herzustellen.

Bendic Ritt von Stromnetz Hamburg berichtete über die Konsequenzen der zunehmenden Integration von PV-Anlagen und Ladestationen für das Stromverteilungsnetz. Eine Lösung könnte der Netzausbau sein, der innerhalb der nächsten Jahre allerdings nicht realisierbar ist. Die Alternative bestünde in der intelligenten Kopplung von Energieerzeugung und Verbrauch über Smart Grids. Dafür würden in einem ersten Schritt nun die Netzteilnehmer und -komponenten mit Mess- und Regeltechnik wie den Smart Meter Gateways (SMGW) ausgestattet.

Dieter Fischer präsentierte das Projekt Wärmewende NordWest, in dem 21 Konsortialpartner effektive Lösungen zur Wärmebereitstellung in Gebäuden erarbeiten. Das darin eingebettete Forschungsfeld 2 soll dafür einen sicheren Datenaustausch für Gebäudealarmsysteme und sektorübergreifende Mehrwertdienste gewährleisten, einschließlich der Integration des Smart-Meter-Gateways (SMGW). Ziel müsse es sein, die bisherige Trennung zu überwinden und gemeinsame, statt doppelter Übertragungswege für Elektrizität, Energiesteuerung, Gebäudemanagement sowie Alarm- und Notrufsysteme zu schaffen.

Dr. Rolf Apel von Siemens skizzierte Interoperabilitätsanforderungen beim Lastmanagement (Demand Response) gemäß der EU-Richtlinie 2019/944. Die Umsetzung erfolge durch die Expertengruppe der Smart Grid Taskforce, die Entwürfe für Durchführungsrechtsakte zu Interoperabilitätsanforderungen und diskriminierungsfreie und transparente Verfahren für den Zugang zu Daten erstellen solle. Der Entwurf des Network Code Demand Response eröffne Raum für neue Geschäftsmodelle. Die Standardisierung müsse es schaffen, ihre Methodiken in die Regulierung zu übertragen und mit dem Regulierungstempo mitzuhalten, um Fehlentwicklungen vorzubeugen.

Die Diskussion befasste sich anschließend mit möglichen Business Cases, die sich aus der neuen Regulierung und dem neuen Marktdesign ergeben könnten, wobei die unklare Marktlage bei Gaspreisen und CO2-Steuern Unsicherheiten bärge. Potenzial wurde im Flexibilitätsmanagement mit E-Fahrzeugflotten, lokalen Märkten und dem Lastmanagement gesehen, wofür jedoch noch gesetzliche Grundlagen, technische Standards und Marktregeln geschaffen werden müssten.

Session 2: Das regulatorische Umfeld für Datenräume und Interoperabilität

Rolf Riemenschneider von der EU-Kommission erläuterte die digitale Energiestrategie der EU zur Unterstützung der Sektorenkopplung. Die Digitalisierung des Energiesystems werde durch Initiativen wie dem EU-Aktionsplan, dem Programm „Digital Europe” und Projekten wie OMEGA-X und ENERSHARE mit int:net als eine Art Begleitforschung vorangetrieben.

Frank Krüger vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr stellte die nationale Datenstrategie der Bundesregierung vor. Die Regierung erkenne das Potenzial der Datennutzung, leider blieben aber 80 Prozent der Industriedaten bisher ungenutzt. Um das zu ändern, brauche es eine Kultur des Datenteilens, auch für andere als die eigenen Zwecke. Die Grundlagen für neue Datenräume seien mit dem EU Data Act geschaffen und die Bundesregierung gehe nun an die Umsetzung der Richtlinie.

Jochen Reinschmidt vom ZVEI berichtete, dass sich sein Verband bereits mit Partnern in Datenrauminitiativen engagiere. Als Herausforderungen für die Industrie sehe er die hohe Regulierungsdichte mit teilweise sehr kurzen Übergangsfristen, unklaren Definitionen und Begriffen sowie regulatorische Inkohärenzen. Er forderte, dass es weniger innovationshemmende Digitalregulierung geben solle.

In der anschließenden Diskussion wurde eine Pause in der Regulierung gefordert, damit sich die Änderungen setzen können. Roland Bent, ehemals CTO bei Phoenix Contact und ehemaliger Vorsitzender der DKE und Präsident des Nationalen Komitees des IEC, betonte, dass mit der Initiative Industrie 4.0 bereits ein funktionierendes Meta-Modell für Datenräume und ein internationaler Standard zur Verfügung stünden. Kritisiert wurde zudem, dass der EU Data Act ab 2025 anzuwenden sei, die dafür notwendigen Normen und harmonisierten Standards aber noch fehlten.

Open Stage: Aktuelle Themen rund um Sektorenkopplung und Datenräumen

Annette Frederiksen, ehrenamtliche Leiterin der DKE Next Generation, forderte mehr Diversität in der Normung. Wenn so wenige junge und weibliche Menschen an der Normung teilnehmen, stehe es nicht gut um das Image der Normung. Daran müsse gearbeitet werden, denn irgendwer müsse die Normung schließlich auch in Zukunft schreiben.

Matthias Prellwitz von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung stellte für die Modernisierung der Qualitätsinfrastruktur (QI) das Konzept Quality-X aus dem Projekt QI-Digital vor, welches die Vernetzung der Akteure und die Vereinfachung des Datenaustauschs über föderierte Datenräume aufzeigt. Mit Quality-X soll QI-Akteuren die Verteilung, Verfolgung und Verifizierung digitaler QI-Dokumente wie Produktpässe, Smart Standards und digitalen Zertifikaten in einem souveränen, vertrauensvollen und transparenten Ökosystem ermöglicht werden.

Klaus Hemberger von der Bundesnetzagentur skizzierte die geplante Umsetzung des Data Act, der ab September 2025 anzuwenden sei. Dieser wende sich an alle Organisationen mit Datenbeständen, die sie künftig in Datenräumen zur Verfügung stellen sollten. Vor allem für die Energiewirtschaft ergäben sich daraus neue Anforderungen.

Prof. Christian Dietrich und Jonas Hasler von der Universität Magdeburg präsentierten ein Pilotprojekt, das die Chancen des Digitalen Produktpasses (DPP) und der Verwaltungsschale (VWS) für eine einfachere Anmeldung von PV-Anlagen zwischen den verschiedenen beteiligten Stakeholdern aufzeigt.

Paul Seifert vom ZVEH berichtete, dass der Elektrohandwerksverband mit dem Portal „Elektro1“ bereits eine Lösung für die Vernetzung von Datenräumen zwischen Geräte- und Anlagenherstellern, Komponenten- und Ersatzteillieferanten, Handel und dem Handwerk entwickelt habe, um in einem digitalen Datenraum die Zusammenarbeit der Akteure zu fördern.

Über der Abendveranstaltung lag eine Atmosphäre des Aufbruchs und der konstruktiven Zusammenarbeit. Die Expertinnen und Experten aus ganz unterschiedlichen Bereichen und verschiedenen Branchen diskutierten in immer wieder neuen Grüppchen. Sie tauschten sich angeregt aus über die Herausforderungen und Chancen der digitalen Transformation in der Energiewirtschaft. Die Stimmung war von einer Mischung aus Pragmatismus und visionärem Denken geprägt, wobei der Fokus auf der Realisierung einer AES lag. Die Teilnehmenden zeigten sich engagiert und bereit, über Sektorengrenzen hinweg zu denken und zu handeln. Diese Stimmung prägte dann auch den zweiten Tag.

Impressionen von der DKE Zukunftswerkstatt

Tag 2: Neue Wege des Datenteilens

Session 1: Anforderungen und Konzepte für die informationstechnische Sektorenkopplung

Christoph Mertens von der International Data Spaces Association (IDSA) erläuterte die Grundlagen für Datenräume. Man erarbeite Data Driven Value Chains, bei der OEM und Lieferanten aller Ebenen zusammenarbeiten könnten. Dafür brauche es auch neue Standards. Diese seien keine „Raketenwissenschaft“ mehr, vielmehr müsse Datenteilung praktisch anwendbar werden für alle Unternehmen. Dafür sei allerdings ein „Mind Shift“ notwendig, um das Anfangsstadium zu verlassen.

Kai Garrels von ABB stellte das Modell der Verwaltungsschale (VWS) oder auch Asset Administration Shell (AAS) ausführlich vor. Die VWS diene als digitaler Zwilling für alles, was von Wert ist und eine „Verbindung” in die digitale Welt benötige. Für die Kommunikation käme es auf eine gemeinsame Sprache aller Assets und deren menschlichen und maschinellen Nutzer an. Eine standardisierte Semantik sei wichtig, damit Sender und Empfänger die gleiche Bedeutung von Symbolen verstünden.

Prof. Astrid Nieße von der Universität Oldenburg präsentierte das NFDI4Energy Projekt, die Nationale Forschungsdatenbank für die Energiewirtschaft. Man untersuche Kopplungspunkte in Mehrenergie-Systemen. Ihre Untersuchungen zeigten die Machbarkeit der Modellierung als cyber-physikalisches System mit komplexen Netzwerken und wie sich das Koalitionssystem unter Einfluss der Kopplungspunkte verhalte. Damit seien Grundlagen für die Sektorenkopplung geschaffen.

In der anschließenden Diskussion wurde die Nutzerakzeptanz als zentraler Punkt gesehen. Gerade KMUs müsste man die „Geschichte” der VWS weniger theoretisch erzählen und stattdessen den Nutzwert herausarbeiten.

Session 2: Viele Projekte, viele Wege – Projektvorstellungen aus den Sektoren

Dr. Angelina Marko vom ZVEI zog eine Zwischenbilanz der „vierten industriellen Revolution” Industrie 4.0. In der zweiten Halbzeit stünden Herausforderungen wie interne Silos überbrücken, sicherer Datenaustausch, Fokus auf Kundenwert, Vereinfachung komplexer Technologie und erschwingliche Anbindung auf der Agenda. Mit Manufacturing-X solle ein branchenübergreifendes Datenökosystem geschaffen werden, das Wertschöpfungsketten und Produktionsnetzwerke über Sektoren und Länder hinweg verbindet.

Alexander Nollau von der DKE präsentierte die Projekte Int:net und energy data-X. Int:net bestehe aus zwölf Partnern aus sieben Ländern und verfolge als Ziele die Konsolidierung einer gemeinsamen Wissensbasis für Interoperabilitätsaktivitäten bei Energiedienstleistungen in Europa, die Entwicklung eines Interoperabilitäts-Reifegradmodells sowie eines Rahmens für die Interoperabilitätsprüfung. Energy data-X verfolge das Ziel, basierend auf Gaia-X und dem IDSA Model einen einheitlichen Datenraum für die deutsche Energiebranche zu etablieren.

Martin Roßmann von Viessmann Climate Solutions erklärte die Entwicklung der Heizungstechnik hin zu effizienten, erneuerbaren und vernetzten Systemen. Digitale Use Cases umfassten Apps, Energiemanagement, vorausschauende Wartung und netzdienliche Einbindung von Wärmepumpen. Eine Herausforderung sei die Interoperabilität, wofür über 60 Unternehmen auf den herstellerübergreifenden EEBUS-Standard setzen.

In der Diskussion wurde die Praktikabilität der noch eher als theoretisch wahrgenommenen Konzepte kritisch hinterfragt, während Business Cases wie das Beispiel von Viessmann zur Kopplung von Wärme und Strom positiv aufgenommen wurden, da sie den Mehrwert des Datenteilens veranschaulichten. Die Expertinnen und Experten waren sich einig, dass man sich mit dem zentralen Thema der Digitalisierung auseinandersetzen muss, um auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben. Aktuelle Projekte sollten die Brücke zu realen Anwendungen schließen, wobei die Notwendigkeit betont wurde, frühzeitig international zu denken und die Standardisierung mit internationalen Normungsorganisationen anzugehen.

Session 3 Normung und Standardisierung – Was ist vorhanden und Work in Progress

Christoph Mertens betonte die Bedeutung von Vertrauen und Interoperabilität für die Entwicklung von Datenräumen. Er verwies auf die Arbeiten verschiedener ISO/IEC-Gremien sowie Projekte wie Eclipse Dataspace Components und Initiativen wie Gaia-X, die einen Rahmen für den souveränen Datenaustausch schaffen.

Dr. Jens Gayko erklärte die Rolle von Normung und Standardisierung für Industrie 4.0, insbesondere das Referenzarchitekturmodell 4.0 (RAMI 4.0) und die Asset Administration Shell. Einheitliche Standards seien essentiell für eine digitalisierte Produktion. Er hob die Bedeutung von „Wörterbüchern der Sprache Industrie 4.0 am Beispiel des IEC Common Data Dictionary (IEC CDD) und von ECLASS sowie die Herausforderungen bei der Harmonisierung von Terminologien hervor.

Prof. Faouzi Derbel stellte die Bausteine einer Smart City vor, die auf der Digitalisierung in allen städtischen Bereichen basiere. Er erläuterte die Referenzarchitektur-Methodik für Smart Cities und den ganzheitlichen Ansatz der IEC. Zudem ging er auf relevante Standards und Normen im Bereich Smart Grid und Energie ein.

Dr. Matthias Künzel präsentierte Erkenntnisse einer Studie zur informationellen Sektorenkopplung. Er betonte, dass die Vielfalt der Optionen und Akteure sowie die Dezentralität nur mit Digitalisierung effizient bewältigt werden könnten. Datenräume müssten erst entwickelt und dann genormt werden, wobei Standardisierungs-Konsortien und Forschungsprojekte eine wichtige Rolle spielten.

Prof. Christian Dietrich erläuterte das Smart Grid Architecture Model (SGAM) und dessen Adaption zum Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0). Er arbeitete Herausforderungen bei der semantischen Interoperabilität heraus und verwies auf Lösungsansätze wie standardisierte Begriffssysteme (IEC CDD, ECLASS). Zudem skizzierte er, wie KI-Methoden zur Lösung von Interoperabilitätsproblemen und perspektivisch sogar zur automatisierten Erstellung von Normentwurfsdokumenten beitragen könnten.

Fazit: Energiewirtschaft am Beginn einer neuen Ära

In allen Vorträgen und Diskussion wurde herausgearbeitet, dass für die All Electric Society und ein integriertes Gesamtenergiesystem der Zukunft noch einige Normungslücken zu schließen sind. Diese müssten vor allem die Interoperabilität zwischen verschiedenen Energiesektoren ermöglichen.

Insgesamt war die DKE Zukunftswerkstatt ein Auftakt, um die Impulse in der AES Standardization Community Map (AES SCM) aufzugreifen und weiterzuentwickeln. Die Teilnehmenden arbeiteten engagiert an der Zukunft der Energie- und Wärmewende und setzten damit den Grundstein für eine umfassende digitale Transformation. Es wurde deutlich, dass die Energiewirtschaft am Beginn einer neuen Ära steht, in der die Digitalisierung und die Schaffung von Datenräumen die Schlüssel zum Erfolg sind.

Und noch etwas wurde immer wieder betont: Die Zeit zum Handeln ist jetzt und die Branchen sei bereit, die Herausforderungen anzunehmen und gemeinsam Lösungen zu entwickeln.

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Beitragsbild: Thomas Ecke

Impressionen der Veranstaltung: Thomas Ecke

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Johannes Stein

Johannes Stein

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Marcus Krause

Marcus Krause

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