IGP von envelio: Prozesse im Verteilnetzbetrieb automatisieren

13.02.2020 – Mit der Intelligent Grid Platform (IGP) der envelio GmbH sollen sich die Prozesse im Verteilnetzbetrieb weitgehend automatisieren lassen. Ein aktuelles Anwendungsbeispiel ist der digitale Netzanschlussmonitor, der gemeinsam mit dem E.ON-Netzbetreiber E.DIS AG entwickelt wurde.

Der Kohleausstieg ist beschlossene Sache. Ab 2038 sollen deutsche Verbraucher ihren Strom vorrangig aus erneuerbaren Quellen beziehen. Millionen regenerativer Erzeuger müssen somit in die Verteilnetze eingebunden werden, gleichzeitig gilt es, die Infrastruktur für eine wachsende Zahl von Elektrofahrzeugen zu ertüchtigen. Die dazu erforderlichen Planungs- und Betriebsprozesse in den Verteilnetzen sind komplex und es ist nicht unwahrscheinlich, dass die Netzbetreiber mit ihren aktuellen Strukturen und Ressourcen schon sehr bald an ihre Grenzen stoßen. Das befürchtet auch Dr. Tobias Falke. „Die künftigen Anforderungen in den Netzen sind nur zu bewältigen, wenn die Prozesse deutlich stärker automatisiert werden“, sagt der Leiter Unternehmensentwicklung bei der envelio GmbH. In dem Start-up aus Köln haben sich Forscher der RWTH Aachen zusammengefunden, die bereits über mehrere Jahre hinweg gemeinsam Software und Algorithmen für die Planung und Betriebsführung von Energienetzen entwickelt haben. Seit 2017 ist envelio sehr erfolgreich mit der Intelligent Grid Platform am Markt, einem modular aufgebauten Software-Assistenzsystem, mit dem Netzplanungs- und Netzbetriebsführungsprozesse bei Verteilnetzbetreibern digitalisiert und automatisiert werden können.

AUTOMATISIERTE ANSCHLUSSAUSKUNFT

Der E.DIS Netzanschlussmonitor ist seit September 2019 online. Nun sind Ergänzungen und Weiterentwicklungen, wie zum Beispiel die Integration des Niederspannungsnetzes, vorgesehen. (Grafik: E .DIS AG)

Ein aktuelles Beispiel für das Konzept und die dabei erzielbaren Effizienzvorteile liefert der Prozess der Netzanschlussbewertung für erneuerbare Energieerzeuger in der Mittelspannung. Die Anschlussprüfung erfordert komplexe Berechnungen, bei denen etwa die Belastung der Leitungen und Transformatoren, die Spannungsfestigkeit oder die Lastflüsse zu analysieren sind. „Dazu ist bislang der Zugriff auf getrennte Systeme mit teilweise qualitativ unterschiedlichen Daten notwendig, was den Prozess sehr aufwändig und potenziell fehleranfällig macht“, erklärt Tobias Falke. Angesichts der steigenden Zubauzahlen sehen viele Netzbetreiber hier Handlungsbedarf – zum Beispiel die E.DIS AG, an deren Netze schon heute rund 800.000 dezentrale Erzeugungsanlagen angeschlossen sind. Allein 2018 hatte das Unternehmen rund 2.500 Anfragen von Projektentwicklern für die Benennung konkreter Anschlusspunkte an das E.DIS-Netz zu bearbeiten – eine Zunahme von 25 Prozent gegenüber dem Vorjahr, Tendenz weiter steigend. Diese Entwicklung hängt nicht nur mit der faktischen Zunahme der Einspeiseanlagen zusammen. Wie E.DIS beobachtet, werden für Solar- oder Windparks in Extremfällen bis zu 100 unterschiedliche Anfragen für einen einzigen Netzanschlusspunkt gestellt, mit dem Ziel, einen möglichst kostensparenden Anschlusspunkt zu erhalten. Denn ein paar hundert Meter kürzere Leitungen oder Kabel können etliche 10.000 Euro für den Einspeiser sparen. Auch wenn die Anfragen nur pro forma gestellt werden, ist E.DIS als Netzbetreiber verpflichtet, innerhalb von acht Wochen eine belastbare Auskunft zum technisch plausiblen, nachvollziehbaren und gesamtwirtschaftlich günstigsten Netzverknüpfungspunkt zu geben.

Um diesen Prozess zu beschleunigen, haben Fachleute der E.DIS gemeinsam mit envelio den digitalen Netzanschlussmonitor entwickelt. Dabei handelt es sich um ein Online- Auskunftsportal für Planer von dezentralen Erzeugungsanlagen. Nach der Eingabe von Standort, Anlagentyp und geplanter Leistung führt das Tool innerhalb weniger Sekunden eine automatiserte Berechnung durch und liefert eine erste Indikation für einen technisch möglichen Netzanschlusspunkt. „Anhand des Online-Ergebnisses kann der Netzkunde sofort die Entscheidung treffen, ob der Netzanschlusspunkt für das geplante EEG-Investment wirtschaftlich wird und ob der Antrag zum Netzanschluss bei E.DIS Netz gestellt werden soll“, ergänzt Remigiusz Pluciennik, Ingenieur für Grundsatzfragen EEG/KWK-G bei der E.DIS AG. Die Auskunftslösung wird gut angenommen, allein im letzten Quartal 2019 wurden 6.000 Anfragen gestellt. Das nutzt auch dem Netzbetreiber. „Die ersten Erfahrungen seit der Inbetriebnahme des Portals zeigen, dass die EEG-Netzaschlussanträge deutlich gezielter eingereicht werden“, bestätigt Pluciennik. Die Zeitersparnis ist nach seiner Beobachtung signifikant: „Sekunden statt Wochen“, fügt er halb scherzhaft hinzu.

INTELLIGENT GRID PLATFORM

Die automatisierten Berechnungen für die Auskünfte im digitalen Netzanschlussmonitor, aber auch die anschließenden detaillierten Anschlussberechnungen führt eine Applikation der Intelligent Grid Platform von envelio auf Basis eines vollständigen digitalen Netzmodells durch. „Die Besonderheit ist, dass wir dazu mit vorhandenen Daten und Prozessen arbeiten“, erläutert Tobias Falke. Durch die Projektingenieure von envelio werden jeweils individuelle Schnittstellen zu den kundenspezifischen Bestandssystemen entwickelt. Mit diesen sogenannten Data Shippers werden die netzrelevanten Daten in die Intelligent Grid Platform überführt.

Die Intelligent Grid Platform fügt sich in bestehende Arbeitsabläufe und Strukturen beim Netzbetreiber ein. (Grafik: envelio GmbH)

DATENQUALITÄT, PLANUNG UND BETRIEBSFÜHRUNG

Mit insgesamt zwölf Applikationen deckt die Server-Client-Lösung drei zentrale Themenfelder im Verteilnetzbetrieb ab – beginnend mit der Datenqualität, die, so Tobias Falke, „Voraussetzung für die erfolgreiche Digitalisierung von Planungs- und Betriebsprozessen ist“. Mit den entsprechenden Apps werden deshalb netzrelevante Daten aus den Ursprungssystemen des Netzbetreibers zusammengeführt, analysiert und nötigenfalls korrigiert. „In einem weitgehend automatisierten Prozess entstehen so vollständig validierte und rechenfähige Netzmodelle, von der Hoch- bis zur Niederspannungsebene“, berichtet der envelio-Manager. Die Apps aus diesem Bereich stellen außerdem verschiedene Analyse- und Visualisierungsfunktionen bereit, mit denen zum Beispiel der Ist-Zustand des Netzes technisch bewertet werden kann.

Darauf aufbauend stehen Anwendungen zum Thema Netzplanung zur Verfügung, zu denen unter anderem auch die automatisierte Anschlussbewertung für erneuerbare Energieanlagen gehört, die dem E.DIS-Tool zugrunde liegt. „Selbstverständlich gibt es hier auch Planungswerkzeuge für die Integration von E-Ladesäulen oder Wärmepumpen“, ergänzt Tobias Falke. Zudem lassen sich mit den Apps Szenarien für zukünftige Versorgungsaufgaben im eigenen Netz erstellen und bewerten sowie kostenminimale Netzausbaumaßnahmen zur Behebung von Engpässen bestimmen. Die IGP-Apps im Bereich Betriebsführung zielen auf den steigenden Bedarf an Echtzeitinformationen über den aktuellen sowie Prognosen zum zukünftigen Netzzustand ab. Dazu werden Informationen direkt aus dem Leitsystem genutzt, aus denen mittels State Estimation der aktuelle Netzzustand abgeleitet wird. Bei einer drohenden Überlastung können zudem Handlungsempfehlungen zum Engpassmanagement gegeben werden. Sämtliche Berechnungsroutinen laufen im Hintergrund auf leistungsfähigen Server- kapazitäten ab. Die Bedienung der Plattform erfolgt in einer Browseroberfläche, sodass auch eine mobile Nutzung mit Tablets oder Smartphones möglich ist. Die Marktresonanz auf das intelligente Assistenzsystem ist nach Angaben von envelio ausgezeichnet: Bereits zwanzig Kunden arbeiten mit der Plattform. (pq)

www.envelio.de