Forschungsprojekte von devolo

C/sells ist ein großflächiges Schaufenster in der Modellregion „Solarbogen Süddeutschland“. Das Projekt demonstriert, wie sich mit Intelligenz im Netz die Versorgung mit Solarenergie und anderen erneuerbaren Energien kostengünstig, sicher, umweltverträglich und partizipativ gewährleisten lässt. 

Mit einem Projektvolumen von 100 Mio. Euro wollen über 60 Partner aus Industrie, Energiewirtschaft und Wissenschaft ein zelluläres Energiesystem in Baden-Württemberg, Bayern und Hessen umsetzen. Die devolo AG ist als Projektpartner an diesem Projekt aktiv beteiligt. C/sells folgt der Leitidee viele Einzelakteure zu einer breiten Bewegung zusammenzuschließen um gemeinsam die Energiewende voranzubringen. 

devolos Projektbeitrag: 

• Realisierung und Demonstration der Steuerboxfunktionalität und damit verbundene Erweiterungsentwicklungen an den Komponenten
• Interoperabilität zu den beteiligten Komponenten (Sensoren, GWA, CLS)
• Anbindung des intelligenten Messsystems an das C/sells-spezifische Infrastruktur-Informationssystem (IIS)

Die Schaufensterregion von WindNODE umfasst das Netzgebiet des Übertragungsnetzbetreibers 50Hertz und stellt das Reallabor für ein komplettes Energiesystem dar. Zentrales Ziel von WindNODE ist die Standardsetzung für das vernetzte Energiesystem der Zukunft.

Als Pionier für erneuerbare Energien erfüllt die WindNODE-Region mit 45 Prozent erneuerbarem Strom am Verbrauch schon heute die Ausbauziele der Bundesregierung für das Jahr 2025. Regional werden die Ziele der Bundesregierung für das Jahr 2050 (80 Prozent EE-Anteil am Stromverbrauch) gar übertroffen.

Das Konsortium ist mit über 70 Partnern stark verankert in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft und erhält prominente Unterstützung von den Regierungschefs aller sechs beteiligten Bundesländer.

Das Projekt WindNODE möchte:

• eine große Menge erneuerbaren Stroms in das Energiesystem integrieren und zugleich die Stromnetze stabil halten.
• standardisierte Schnittstellen schaffen
• Datenschutz und Datensicherheit in einem zunehmend dezentralisierten Energiesystem gewährleisten.

WindNODE ist das Schaufenster der deutschen Hauptstadtregion und Nordostdeutschlands, in dem die Energiewende made in Germany für das nationale und internationale Publikum anschaulich präsentiert wird. Innovative, nutzerorientierte Produkte und Dienstleistungen der Industrie 4.0 werden hier in einem großflächigen Reallabor erprobt, um für den Massenmarkt und den Export zu reifen.

devolos Projektbeitrag

• Entwicklung und Bereitstellung von G3-PLC-Technologie und Breitband-PLC
• Einbindung von SMGWs und Powerline-Technologie in die Verteilernetzebene
• Erstellung von Konzepten, um den Letztverbraucher an intelligente Messsysteme anzubinden
• Ausstattung des Letztverbrauchers mit Home-Control-Produkten und Anbindung an intelligente Messysteme

Das Großprojekt enera (mit 75 namhaften Unternehmen, Instituten sowie politischen Akteuren aus der Modellregion) möchte durch den großflächigen Aufbau intelligenter Stromnetze die erfolgreiche Integration der stetig wachsenden Anzahl dezentraler und schwankend einspeisender Wind- und Solaranlagen wesentlich vorantreiben.

Der Einsatz intelligenter Technologien (und hierbei insbesondere das Zusammenspiel zwischen der Energie- und der Informations- und Kommunikationsinfrastruktur in einem Smart Grid) wird das zukünftige Energiesystem deutlich effizienter machen. Erneuerbare Energien werden dadurch eine noch stärkere Rolle im Energiemix einnehmen können, sodass der Weg für eine nachhaltige Energiewirtschaft geebnet wird.

devolos Projektbeitrag

• Entwicklung der Multiple-Input Multiple-Output Broadband Powerline Communication (MIMO BPL Modem) im Rahmen des enera Förderprojektes.
• Entwicklung eines Prozesses für den Rollout intelligenter Messsysteme (iMsys)
• Bereitstellung von Smart Meter Gateways nach enera spezifischen Anforderungen
• Anbindung des Smart Meter Gateways an das Smart Home System des Letztverbrauchers
• Anbindung von Flexibilitäten (u.a. Biogasanlagen, Blockheizkraftwerke, Wasserspeicher, Photovoltaik Anlagen) an das Smart Meter Gateway

Powerline-Forschung: Das Förderprojekt „Smart Technology Planning“ kurz STeP erforscht und entwirft neue Ansätze zur Planung von Netzausbaumaßnahmen. Mittels einer modellgestützten Powerline Communication (PLC)-Planungsmethodik wird eine praxistaugliche Kommunikationslösung für das intelligente Energienetz entwickelt.

Die Ziele des Projektes sind

• die Entwicklung von Planungsinstrumenten für eine ganzheitliche Netzplanung,
• eine verbesserte Zustandserkennung der Netze,
• die Entwicklung von Messtechnik für die optimale Ausnutzung von vorhandenen Netzkapazitäten
• und die Entwicklung von sicheren Informations- und Kommunikationstechnologien zur Vernetzung von Betriebsmitteln.

Die Entwicklungen werden gezielt von Feld- und Laboruntersuchungen begleitet, um die Praxis- und Realitätsnähe zu sichern. 

devolos Projektbeitrag

• Entwicklung von PLC-Simulationsumgebungen für den Einsatz in der Netzplanung, um die Kosten im Zuge der PLC-Installation und Planung zu minimieren.

MEDIT - Methoden für Energienetzakteure zur Prävention, Detektion und Reaktion bei IT-Angriffen und -Ausfällen 

Die Elektrizitätsversorgung steht durch die Energiewende und der damit einhergehenden Digitalisierung vor großen Herausforderungen. Benötigt werden unter anderem speziell angepasste IT-Sicherheitstechnologien. Fraunhofer FIT, Fraunhofer FKIE, die Schleswig-Holstein Netz AG, die devolo AG, die P3 group GmbH, die KISTERS AG, die RWTH Aachen und die Hochschule Bremen entwickeln daher im BMWi-Projekt »MEDIT« Methoden für Energienetzakteure zur Detektion, Prävention und Reaktion bei IT-Angriffen und IT-Ausfällen.

devolos Projektbeitrag

• Entwicklung eines Szenarienkatalogs mit zukünftigen Informationsflüssen, Akteuren, Informations- und Kommunikationstechnik sowie Risiken, um devolos Produkte gegen Sicherheitsbedrohungen im täglichen Betrieb angemessen zu schützen.

CONNECT entwickelt Konzepte, Technologien und Komponenten, die eine verbesserte Integration von erneuerbaren Energien und Speichern in Kombination mit einem intelligenten Management des Energieflusses unterstützen und so die Nachfrage nach Primärenergie reduzieren, den Kohlendioxidausstoß reduzieren und eine dezentrale Energieinfrastruktur ermöglichen.

Insgesamt sind 21 Unternehmen aus Deutschland, der Slowakei, den Niederlanden, Spanien und Italien an dem europäischen Forschungsprojekt beteiligt, angeführt von der Infineon AG als Konsortialführer.

CONNECT wird gefördert durch die „Electronic Components and Systems for European Leadership Joint Undertaking” (ECSEL JU). Die Joint Undertaking wird durch das Förderprogramm „Horizon 2020“ der EU und durch Mittel der Länder Deutschland, Slowakei, Niederlande, Spanien und Italien unterstützt. Weiterhin wird das Vorhaben gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.

devolos Projektbeitrag

• Als Hardware-Hersteller bringt die devolo AG ihre PLC-Expertise ein und erforscht speziell die schnelle Datenübertragung im Smart Grid mittels MIMO-BPL.
• Zudem wird untersucht, wie das BSI-Konzept zur sicheren Datenübertragung in Energienetzen in den europäischen Kontext übertragen werden kann.

Ziel des Forschungsvorhabens SiDaFab ist die Entwicklung einer neuen IT-Sicherheitslösung für das Industrie-4.0-Umfeld. Diese soll sowohl durch hardware- als auch durch softwarebasierte Sicherheitskomponenten den Schutz vor Datendiebstahl und -manipulation deutlich steigern.

Das Callia-Projekt beleuchtet, inwieweit ein direkter Lastausgleich benachbarter Verteilnetze zweier Länder die Integration Erneuerbarer Energien erleichtert.

Ein lokaler Ausgleich Erneuerbarer Energien auf Verteilnetzebene könnte die Abregelung von EE-Anlagen minimieren, die Belastung der Übergabestellen zwischen Übertragungs- und Verteilnetzen reduzieren und den Ausgleich zwischen lokalen Verteilnetzen und übergeordneten Übertragungsnetzen vereinfachen. Zudem werden Energieverluste vermindert, da lokale Erzeugung und Verbrauch in Grenzregionen ausbalanciert werden können, ohne alle Spannungsebenen in einer „nach oben - hinüber - nach unten“-Trajektorie durchschreiten zu müssen. Resultat wäre eine effizientere Integration dezentraler Energien und eine Stabilisierung des gesamteuropäischen Energienetzes.

Die steigende Integration von dezentralen Einspeisern und Lasten, insbesondere in der Verteilungsnetzebene, stellt den Netzbetrieb und die Netzplanung vor neue Herausforderungen.

Zukünftig ist die Vernetzung und Kommunikation einer Vielzahl energietechnischer Komponenten aus den Bereichen der Zustandserfassung, der Steuerung und Regelung erforderlich. Um einen sicheren und zuverlässigen Netzbetrieb gewährleisten zu können, ist es zwingend notwendig, dass insbesondere Kommunikationsschnittstellen und -strukturen mit vermindertem physikalischem Zugangsschutz (z.B. bei Erzeugungsanlagen in Endkundenhand) keinen externen Eingriff in den Netzbetrieb haben.

Das Projekt SEnCom soll sicherheits- und zuverlässigkeitsrelevante Herausforderungen bei der Integration von Kommunikationsinfrastruktur in die Verteilungsnetze aufdecken und sowohl die Möglichkeit von externen Eingriffen in die Kommunikationssysteme als auch deren Auswirkungen auf den Netzbetrieb analysieren. 

Die Analyse wird auf aktuellen Arbeiten von devolo, der Hochschule Rhein-Main, der Hochschule Bremen, der RWTH Aachen University und der P3 Group aufbauen.

Beim SmartLive-Projekt steht die Nutzerfreundlichkeit von Smart Home Systemen im Forschungsfokus. Die aktive Einbindung von Endverbrauchern stellt sicher, dass erarbeitete Lösungen mit dem Bedarf der Nutzer überein stimmen.

devolo liefert in diesem Projekt Hard- und Software (devolo Home Control) und optimiert mit den Forschungserkenntnissen seine Smart Home Lösung. Als Powerline-Pionier steuert devolo zudem wertvolle Erfahrungen aus dem Bereich Heimvernetzung und Smart Grid bei. Die zukünftige Einbindung von Stromzählerdaten und flexiblen Stromtarifen in das Smart Home ist wesentlicher Forschungsbestandteil bei devolo. Dazu gehört auch die Entwicklung einer Steuerbox, die das Ansteuern von beispielsweise Wärmepumpen, Photovoltaik-Anlagen oder Elektromobilen ermöglicht und diese somit in das Smart Home integriert.

Smarte Energienetze benötigen sichere Kommunikation. Aufgrund der Verarbeitung und Zusammenführung personenbezogener Verbrauchsdaten in Messsystemen, sind die gesetzlichen Auflagen bezüglich Datenschutz und Datensicherheit besonders hoch und werden vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) im Rahmen sogenannter Schutzprofile und Technische Richtlinien vorgegeben. Im Rahmen des Verbundprojektes „Sichere Powerline-Datenkommunikation im intelligenten Energienetz“ (SPIDER) erforschen und entwickeln führende Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen Konzepte zur sicheren powerline-basierten Datenübertragung in zukünftigen intelligenten Energienetzen. Innovative Ansätze wie Trusted Network Connect, laufende Integritätsmessungen oder auch ein sicherer Bootvorgang sind Kennzeichen der entwickelten Prototypen. Im engen Austausch mit namhaften Anbietern entsprechender Administrations-software stellen die Projektpartner die Einbindung in eine übergelagerte Backend-Infrastruktur sicher. Das Projekt endet mit realen Feldtests und deren Auswertung.

Im Rahmen der Initiative Eureka/Celtic+ zielt das von der EU geförderte Forschungsprojekt ACEMIND (Advanced Convergent and Easily Manageable Innovative Networks Design) auf die Vereinfachung der Installation und Nutzung von Smart Home Komponenten ab - unabhängig von der zugrundeliegenden Kommunikationstechnologie. ACEMIND will zudem ganz konkret auch entsprechende Endgeräte bieten, die bereits mit der verbesserten Selbst-Management-Fähigkeit des Netzwerks ausgestattet sind; darüber hinaus sollen diese Produkte auch ein komfortables Remote-Managements für Netzbetreiber ermöglichen. Die deutschen Beteiligten, devolo und IHP haben sich zudem im Förderprogramm „Das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) innerhalb des Projekts „AUTOCONFIG2.5“ organisiert und so die Basis für eine noch engere Zusammenarbeit untereinander und im Projekt ACEMIND gebildet.

Gemeinsam mit der Universität Duisburg-Essen hat devolo eine E-Mobility-Ladebox entwickelt, die neben dem reinen Ladevorgang auch eine bidirektionale Datenkommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation ermöglicht. Hierzu wurde die Powerline GreenPHY Technologie verwendet, die einen IP-basierten breitbandigen Datenaustausch ermöglicht, wie er bspw. für die Übertragung von Entertainmentdaten oder ein Update des Navigationsgerätes benötigt wird.

FINESCE (Future INternet Smart Utility ServiCEs) ist ein Projekt aus dem 7. Rahmenprogramm der EU. An verschiedenen Standorten in Europa werden durch Future Internet - Public Private Partnerships (FI-PPP) Demonstrationsprojekte im Bereich Smart Energy durchgeführt. Ziel dieser Demonstrationsprojekte ist es, den wachsenden Anforderungen der Dezentralisierung und Schwankungsanfälligkeit des Stromnetzes durch Wind- und Sonnenenergie gerecht zu werden. Powerline-Kommunikation spielt hierbei eine essenzielle Rolle und stellt eine der Schlüsseltechnologien für das Smart Grid dar.

Das Forschungsprojekt UUIS „Ubiquitäre Umwelt-Informationssysteme“ fokussiert ganzheitliche Energiemanagement-Lösungen auf Basis neuer Informations- und Kommunikationstechnologien. Die Entwicklung neuer technischer Lösungen erfolgt in enger Kooperation mit den späteren Anwendern im sogenannten „Living Lab“, also ganz nah an der Praxis. Ziel des Projekts ist, die Anforderungen an betriebliche Informationssysteme zur Verwaltung, Erfassung und Verarbeitung von Umweltdaten mit neuen Smart Energy Technologien und Echtzeitsystemen zusammenzuführen. Auf Basis von Powerline-Kommunikation, tragen die echtzeitnahe Erfassung von Umwelt- und Energiedaten sowie die visuelle Aufbereitung entscheidend dazu bei, die Steuerung und das Management von Energieverbräuchen zu optimieren.

Das europäische Stromnetz wird in Zukunft intelligent sein. Das Förderprojekt StromKOM leistet dazu einen Beitrag. Projektziel war die Entwicklung eines intelligenten Stromzählers mit integrierter G3-Powerline-Technologie.

Von September 2013 bis Ende November 2015 haben die Projektpartner devolo, Universität Duisburg-Essen, Maxim integrated und Terranova einen prototypischen intelligenten Stromzähler entwickelt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie förderte das Projekt über das Förderprogramm „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ (ZIM).

Bei der Entwicklung des 3-phasigen Stromzähler mit integrierter Powerline-Technik standen die hohen BSI-Anforderungen (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) an die Datensicherheit im Vordergrund. Darüber hinaus wurde eine hohe EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) sowie eine hohe Robustheit gegen Wechselrichter-Störungen angestrebt.