IoT: Schlüsseltechnologie für grünen Strom

Das heißt aber auch, dass traditionelles Energiemanagement  – wenige Kraftwerke versorgen viele Verbraucher – ein Auslaufmodell ist. Denn der Abschied von Strom aus großen Atom- und Kohlekraftwerken hat nicht nur Folgen für die CO₂-Bilanz. Die Verlagerung der Stromproduktion zur Energieversorgung aus Windenergie, Solaranlagen und kleinere Blockheizkraftwerke kehren das bisherige Prinzip der Energieerzeugung und -versorgung um – von einem zentralen zu einem dezentralen Organisationsprinzip. Denn statt einiger weniger Groß-Kraftwerke erzeugen nun viele kleine Quellen wie Solarzellen oder Windräder Energie ins Netz, dessen Management – also auch die optimale Verteilung der dort durchgeleiteten Energie – dadurch wesentlich komplexer wird. Diese Transformation gilt es, für die Energiewirtschaft zu organisieren. Eine nachhaltige, aber auch zunehmend komplexe Aufgabe: Denn die Erzeugung von Energie aus Wind und Sonne lässt sich schon aufgrund der wechselhaften Witterungsbedingungen bei weitem nicht so zuverlässig im Voraus planen wie bei Kohle- und Atomstrom. Hinzu kommt: Es gibt tausende Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren, die Strom erzeugen und ins Netz einspeisen. Dadurch ist das Management der Stromnetze ungeheuer schwierig geworden. Es fehlen echtzeitnahe Informationen über die erzeugte Strommenge.

Hier kommt das Internet der Dinge ins Spiel: Das IoT kann diese Daten liefern, wenn jeder Stromerzeuger sie an eine Zentrale sendet, die Daten dort ausgewertet werden und idealerweise automatisiert die Stromnetze regeln. So entsteht ein IoT-Ökosystem. Um Windparks effizienter und zuverlässiger zu betreiben, entwickelt derzeit ein Projektteam ein KI-gestütztes System, das sämtliche relevanten Parameter und Messdaten innerhalb des Windparks bündelt und aufbereitet, um den aktuellen Betriebs- und Wartungszustand der einzelnen Anlagen zu rekonstruieren. Mit diesen Informationen lässt sich erkennen, ob bestimmte Komponenten bald ausfallen, und sie schon austauschen, bevor eine Windenergieanlage ausfällt.

Laut einer aktuellen Gartner-Studie entwickelt sich das Internet of Things (IoT) zu einer Schlüsseltechnologie für die Überwachung und Orchestrierung des komplexen Energie- und Wasser-Ökosystems. Zudem wollen Verbraucher mehr Kontrolle über die Energiepreise und umweltfreundlichere Energieprodukte. Mit der Einführung von Smart Metering gewinnen Daten von Prosumern zunehmend an Bedeutung. Sie fungieren als Betreiber von Photovoltaikanlagen auf dem Dach und sind gleichzeitig auch noch Erzeuger. IoT-Devices wie Sensoren erzeugen den Großteil dieser Daten. Sie werden zwar nur lokal und für bestimmte Zwecke genutzt, bieten Energieunternehmen aber viele Informationen. Um für den Ausbau erneuerbarer Energien das Potential der Informationen nutzen zu können, müssen all diese Daten zusammenfließen und intelligent ausgewertet werden. Laut Gartner hat IoT deshalb das Potenzial, die Energie-Wertschöpfungskette in vier Schlüsselbereichen zu verändern: Es ermöglicht neue Geschäftsmodelle, optimiert die Anlagenverwaltung, automatisiert den Betrieb und digitalisiert die gesamte Wertschöpfungskette von der Brennstoffquelle bis zur kWh.

Weniger die Installation von stromerzeugenden Kleinstanlagen, als ihre logische Verknüpfung, Einbindung und Steuerung stellt die Betreiber künftig vor große Herausforderungen. Die Energiewende geht also mit einem Technologiewandel im großen Stil einher. So funktioniert Smart Grid nur dann optimal und kapazitätssteigernd, wenn Daten über Erzeugung, Verbrauch und Netze in Echtzeit vorliegen. Das Internet of Things ermöglicht eine entsprechend schnelle Datenverarbeitung, selbst von den kleinsten Verbrauchern und Prosumern innerhalb des Netzes. Mit Hilfe des Internet of Things kommunizieren immer mehr Geräte im Haushalt mit dem Internet. Diese Geräte lassen sich wiederum mit einem Smart ­Meter ­Gateway, also einer Drehscheibe für die intelligente Steuerung von Verbrauchern, Erzeugern und Speichern in Haushalten oder Gewerbebetrieben, verbinden. Um das Potential der Informationen nutzen zu können, müssen also all diese Daten auf einer gemeinsamen Datenplattform zusammenfließen, um intelligent ausgewertet werden zu können.

Für die Übertragung der Daten aus dem Internet of Things stehen flächendeckende Fest- und Mobilfunknetze zur Verfügung. Mit neuen Technologien wie dem 5G-Netz lassen sich über das 5G-Netz direkt oder über 5G-Campusnetzwerke Daten sicher und zuverlässig in die Cloud übertragen. Dort stehen mittlerweile auf die Energiebranche zugeschnittene Software für Data Analytics und KI zur Verfügung – etwa Monitoring-, Analyse-, Prognose- oder Optimierungstools. Über Webbrowser und betriebseigene Rechenzentren kann auf die analysierten Daten zugegriffen werden. Damit steht der Energiewirtschaft für die Zukunft ein umfassendes IoT-Ökosystem zur Verfügung.

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