GRIDCAL SYSTEMLÖSUNG FÜR DIE ENERGIEWENDE IM VERTEILNETZ

GRIDCAL SYSTEMLÖSUNG FÜR DIE ENERGIEWENDE IM VERTEILNETZ

Deutschlands Verteilnetze gehören zu den stabilsten der Welt. Damit das so bleibt, müssen sie nach und nach modernisiert und digitalisiert werden. Das alles unter der Prämisse von Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Planbarkeit. Dafür hat die PSInsight GmbH gemeinsam mit Omexom und einem Partnernetzwerk die innovative Plug-&-Play-Systemlösung GridCal entwickelt.

Eine sichere und zuverlässige Stromve sorgung ist das A und O für Industrienationen wie die Bundesrepublik, die zu den Ländern mit dem größten Energiehunger gehört. Zugleich können die Dynamik der Mobilitätswende, der zunehmende Einsatz von Wärmepumpen bei Gebäuden, der steigende Rückgriff der Industrie auf umweltfreundlichen Wasserstoff und die dezentrale Erzeugung durch erneuerbare Energien nicht mit jahrzehntealten Annahmen der Netzberechnung sowie der bestehenden Infrastruktur sinnvoll beantwortet werden.

Die GridCal-Systemlösung kann im Retrofit schnell und einfach in bestehende Anlagen montiert und in Betrieb genommen werden. Schlüsselfertige Neustationen sind auch möglich. (Quelle: Omexom)

Eine Lösung, die hier Fakten schafft und dabei konsequent auf die Vorteile der Digitalisierung setzt, ist GridCal. Die aus der Praxis gemeinsam von PSInsight und nach Vorgaben verschiedener Verteilnetzbetreiber entwickelte Plug-&-Play-Systemlösung besteht aus modularen Software- und Hardware-Komponenten, um Verteilnetze nach dem dezentralen, zellularen Ansatz wirtschaftlich und zukunftsfähig zu digitalisieren. Mit der VINCI Energies-Marke Omexom ist zudem einer der größten Systemintegratoren für Energieinfrastrukturen in Deutschland Teil der „GridCal Allianz“ und trägt mit seiner Erfahrung an der konsequenten Weiterentwicklung der GridCal-Systemlösung bei. Ebenso werden auf Wunsch durch Omexom Konzeptions-, Integrations- und Umsetzungsdienstleistungen auf den verschiedenen Ebenen des Digitalisierungsprozesses erbracht.

MARKTREIFE TECHNIK IM EINSATZ

Angesichts der Unklarheiten zur tatsächlichen Netzauslastung und den hierbei zunehmenden Herausforderungen durch die Energiewende beschäftigen sich unter anderem Netzbetreiber und Stadtwerke schon länger mit der Frage der Verteilnetzdigitalisierung – darunter auch die Netzgesellschaft Niederrhein mbH (NGN). Diese entschloss sich daher gemeinsam mit der PSInsight GmbH eine an der Praxis orientierte Ende-zu-Ende-Lösung zu entwickeln. Das Ergebnis war GridCal, mit dem bereits 2016 die ersten Stationen in Krefeld ausgerüstet wurden. Seitdem hat sich ein Kundennetzwerk aus weiteren Netzbetreibern gebildet, in dem die Lösung kontinuierlich ergänzt und optimiert wird. Mittlerweile bilden über 600 GridCal-Stationen die Basis für das digitale Verteilnetz der NGN, die eine Digitalisierungsquote von 70 Prozent anstrebt.

Die Anforderungen für ein wirtschaftliches Gesamtsystem waren sehr hoch. Immerhin sind die Herausforderungen in den Netzen nicht nur elektrischer Natur. Sie sind ebenso geprägt von ständigen Veränderungen in technischer wie regulatorischer Hinsicht, was eine entscheidende Rolle bei Investitionsentscheidungen spielt. So wurden im Zuge des Entwicklungsprozesses zunächst einige zentrale Ziele klar definiert. Dazu zählten beispielsweise ein Security- by-Design-Ansatz, höchstmögliche Flexibilität mit Blick auf zukünftige Anforderungen in den Netzen sowie eine kostengünstige und systemoffene Hardware, die sich nach dem Plug-&-Play-Prinzip implementieren lässt. Dies alles in Kombination mit der Forderung, stets Herr über die eigenen Netzdaten zu bleiben und die Abhängigkeit von zentralen Serverstrukturen so gering wie möglich zu halten. Damit gelingt es etwa, sowohl die direkten Mobilfunkkosten als auch CO2-intensive Rechenzentren so wenig wie möglich nutzen zu müssen.

Montierte GridCal-Digitalleiste direkt auf der Sammelschiene des Niederspannungsgerüsts. (Quelle: Omexom)

DAS BESTE AUS BEIDEN WELTEN

Zu den Besonderheiten von GridCal gehört daher der konsequente bimodale Aufbau aus zentralen und dezentralen Hard- und Softwarekomponenten. Der GridCal Node (GCN) stellt die dezentrale Intelligenz dar, welche die hochauflösenden Betriebsmessgrößen inklusive Powerquality-Analysen noch vor Ort in der Ortsnetzstation (ONS) auswertet und archiviert. Der GCN kann neben einer fernwirktechnischen Anbindung – wenn gewollt – auch unabhängig agieren und im Netz befindliche EEG-Anlagen oder Ladesäulen regeln. Hierdurch wird eine lokale intelligente Netzautomation möglich. Zudem ist der GCN ebenfalls in der Lage, den Zustand des Niederspannungsnetzes als physikalisches Modell in Echtzeit mit lokalen Messdaten abzuschätzen und Grenzwertverletzungen bis zum Hausanschlusskasten zu identifizieren – das alles vor Ort und ohne Anbindung an eine Zentrale.

Die Technik dahinter funktioniert nach dem Edge-Computing-Prinzip auf Basis eines leistungsfähigen Kleinfernwirkcontrollers auf Linux-Basis, Powerquality-Messgeräten und diversen Kommunikationseinheiten. Damit bildet er in jeder ONS eine eigene IT-Insel nach dem zellularen Ansatz. Die Daten stehen dem Netzbetreiber direkt nach der Umrüstung aus der ONS heraus zur Verfügung, ohne dass auf externe Cloudanbieter zurückgegriffen werden muss. Das sorgt nicht nur für Datensparsamkeit, sondern sichert auch die Datenhoheit und Wertschöpfung von der ersten Minute.

Auf der anderen Seite befindet sich der GridCal Operator (GCO). Er bildet eine zentrale Server-Instanz zur Verwaltung einer Vielzahl von Ortsnetzstationen und der Hardwarekomponenten und lässt sich sowohl im eigenen Rechenzentrum als auch auf externen Servern installieren. Auf Basis der realen Messwerte und Lastprofile durch die GCNs können die Fachleute für Planung und Netzbetrieb etwa komplexe Netzberechnungen, Simulationen und Optimierungen durchführen. Sie erhalten damit eine lückenlose Übersicht über ihr Verteilnetz, um die Skalierung von hunderten oder tausenden digitalisierten ONS vor- nehmen zu können. Dezentrale Aufgaben werden dezentral gelöst – zentrale Aufgaben entsprechend zentral.

Volle Transparenz im Verteilnetz schaffen GridCal Nodes. Die Gesamt- übersicht verschafft der GridCal Operator. (Quelle: PSInsight)

UMRÜSTUNG IM HANDUMDREHEN

Neben den technischen Anforderungen ist das GridCal-System mit Blick auf eine wirtschaftliche und flächendeckende Digitalisierung im Retrofit ausgelegt, die von einem Netzbetreiber eigenständig durchgeführt werden kann. Dank des Baukastensystems kann ein GCN direkt vor Ort an den individuellen Bedarf einer ONS angepasst und innerhalb kurzer Zeit installiert werden. Das gelingt selbst bei sehr kleinen ONS: In solchen Fällen kann die GridCal- Digitalleiste direkt auf Sammelschienen des Niederspannungsgerüsts montiert werden. Die bisher gesammelte Erfahrung zeigt, dass sich so an einem Tag zwischen zwei und vier Ortsnetzstationen digital umrüsten lassen (Mittel- und Niederspannung). Gemeinsam mit Omexom wird der Einsatzbereich von GridCal immer weiter vergrößert, sodass zukünftig beispielsweise auch Umspannwerke mit diesem Ansatz digitalisiert werden können.

Die bereits 2020 mit dem Solar Impulse Siegel ausgezeichnete Lösung leistet für die Digitalisierung der Netzinfrastruktur einen erheblichen Beitrag für eine innovati- ve und zukunftssichere Stromversorgung. In Eigenregie oder Mithilfe der erfahrenen Experten von Omexom und PSInsight kann sie problemlos bundesweit installiert und betrieben werden – ein wichtiger Schritt für den Ausbau der erneuerbaren Energien hin zu mehr Nachhaltigkeit. Überzeugen Sie sich selbst von GridCal mit einer Demoinstallation in Ihrem Netzgebiet.

Mehr unter www.gridcal.com und www.omexom.de/smart-energy

 

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