Die Zukunft unserer Energie - eine datentechnische Sektorenkopplung

Um das Ziel hin zu Klimaneutralität in Gesellschaft und Wirtschaft zu erreichen und dabei Herausforderungen wie den Klimawandel und die Souveränität der Energieversorgung zu meistern, braucht es eine Strategie, die Perspektiven bietet, Bedürfnissen gerecht wird und Ressourcen für kommende Generationen schont.

Die Energiewende – die weltweite Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energien – sowie die Wärme- und Mobilitätswende sind hierbei wichtige Schritte. Der Sektorenkopplung kommt dabei eine bedeutende Rolle zu.

Sektorenkopplung basiert auf der Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung aller Bereiche unserer Wirtschaft und Gesellschaft (Industrie, Energie, Mobilität, Infrastruktur, Gebäude). Sie ermöglicht enorme Effizienzoptimierungen und Energieeinsparungen durch die optimale Kopplung aller an der Energieversorgungskette beteiligten Akteure – von Energieerzeugern, -speichern und -verteilern bis hin zu Energieverbrauchern – und stellt so ein Gleichgewicht her.

Fragen, die es hierbei zu beantworten gilt, ist die Art und Weise wie eine Kommunikation zwischen technischen Systemen automatisiert und autonom realisiert werden kann und welche Rahmenbedingungen für Harmonisierungsprozesse notwendig sind.

Normen und Standards und Technologien wie die Automatisierungs-, Kommunikations- und Steuerungstechnik und der „Digitale Zwilling“ spielen bei der technischen Umsetzung eine Schlüsselrolle.

Der Digitale Zwilling ist besonders hervorzuheben, da er die Lösung für Daten- und Informationsmodelle, Semantiken und Mechanismen bietet, die für die notwendige automatisierte und autonome Kommunikation bei der sektorübergreifenden Vernetzung nötig sind.

Die Deutsche Initiative Plattform Industrie 4.0 hat mit der Verwaltungsschale, der sogenannten „Asset Administration Shell (AAS)“, bereits ein strukturiertes Metamodel des Digitalen Zwillings erarbeitet.

Die AAS beschreibt neben Struktur und Semantik auch Kommunikationsprotokolle und adressiert umfassend das Thema der Cybersecurity. Aufgrund ihrer hohen Bedeutung wird die AAS aktuell durch IEC/TC 65/WG 24 als IEC 63278 international genormt.

Es existiert somit eine Basis für eine umfassende und durchgängige datentechnische Vernetzung all unserer Bereiche. Noch muss aber der dafür notwendige Datenraum in enger Kooperation mit allen Akteuren beschrieben werden. Der Datenraum dient als Ort für multilaterale Zusammenarbeit und Datenaustausch in interoperablen und souveränen datenorientierten Ökosystemen auf Basis geschäftlicher, rechtlicher und technischer Grundlagen (z. B. AAS). Datenraum Industrie 4.0 basiert beispielsweise auf der Cloud- beziehungsweise Edgecloud-Infrastruktur mit der Gaia-X Cloudinfrastruktur und Datenräumen in verschiedenen Sektoren als Grundlage.

Eine solche Architektur gilt es festzusetzen und in internationalen Normen und Standards zu beschreiben, um den weiteren Weg hin zur All Electric Society zu ebnen.

All die Normungsgremien nehmen daher mit ihrer Normungsarbeit an relevanten Schnittstellen im Kontext der Sektorenkopplung eine wichtige Rolle ein. Einige Beispiele für unsere nationalen Gremien mit ihren internationalen Spiegelgremien sind:

1. Energieerzeugung und -speicherung
  • DKE/K 261 (IEC/TC 8) – Systemaspekte der elektrischen Energieversorgung
  • DKE/UK 261.1 (IEC/TC 120) – Elektrische Energiespeichersysteme
  • DKE/K 371 (IEC/TC 21) – Akkumulatoren
  • DKE/K 372 (IEC/TC 35) – Primärbatterien
  • DKE/K 373 (IEC/TC 82) – Photovoltaische Solarenergie-Systeme
  • DKE/K 374 (IEC/TC 117) – Solarthermische Anlagen zur Stromerzeugung
  • DKE/K 383 (IEC/TC 88) – Windenergieanlagen
  • DKE/K 384 (IEC/TC 105) – Brennstoffzellen
  • DKE/GK 385 (IEC/TC 114) – Meeresenergie-, Meeresströmungs-, Wellen- und Gezeiten-Kraftwerke

 
2. Energietransfer und -verteilung

  • DKE/K 221 (IEC/TC 64) – Elektrische Anlagen und Schutz gegen elektrischen Schlag
  • DKE/K 321 (IEC/TC 14) – Transformatoren
  • DKE/K 421 (IEC/TC 7 und IEC/TC 11) – Freileitungen
  • DKE/K 431 (IEC/TC 121) – Niederspannungsschaltgeräte und -kombinationen
  • DKE/K 461 (IEC/TC 13) – Messeinrichtungen und -systeme für Elektrizität
  • DKE/K 544 (IEC/SC 23K) – Elektrische Einrichtungen für energieeffiziente Gebäudetechnik
  • DKE/K 901 (IEC SyC Smart Energy) – System Komitee Smart Energy
  • DKE/K 952 (IEC/TC 57) – Netzleittechnik

 
3. Industrie

  • DKE/K 226 (IEC/SC 22G) – Ausrüstung von Starkstromgeräten und -anlagen mit elektronischen Betriebsmitteln
  • DKE/K 311 (IEC/TC 2) – Drehende elektrische Maschinen
  • DKE/K 384 (IEC/TC 105) – Brennstoffzellen
  • DKE/K 431 (IEC/TC 121) – Niederspannungsschaltgeräte und -kombinationen
  • DKE/K 521 (IEC/TC 34) – Leuchten, Lichtquellen und Zubehör
  • DKE/GK 719 (ISO/IEC JTC 1/SC 39) – Rechenzentren

4. Häuser und Gebäude

  • DKE/K 201 (IEC/SyC Smart Cities) – System Komitee Elektrotechnische Aspekte von Smart Cities
  • DKE/K 384 (IEC/TC 105) – Brennstoffzellen
  • DKE/K 513 (IEC/TC 59) – Hausgeräte, Gebrauchseigenschaften
  • DKE/K 521 (IEC/TC 34) – Leuchten, Lichtquellen und Zubehör
  • DKE/K 716 (IEC/TC 23) – Elektrische Systemtechnik für Heim und Gebäude (ESHG)
  • DKE/K 742 (IEC/TC 100) – Audio-, Video- und Multimediasysteme, -geräte und -komponenten

 
5. Elektromobilität

  • DKE/K 351 (IEC/TC 9) – Elektrische Ausrüstungen für Bahnen
  • DKE/K 353 (IEC/TC 69) – Elektrostraßenfahrzeuge

Mehr zur Sektorenkopplung:

Dieser Fachbeitrag gehört zu einer Artikelserie zur Bedeutung der Sektorenkopplung für die Energiewende.

Die Artikelserie setzt sich mit der Frage auseinander, wie die hierfür erforderliche Flexibilität ins Energiesystem gebracht werden kann.

SMART Standards spielen hierbei eine zentrale Rolle und werden unter anderem die Kopplung der Sektoren Energy & Infrastructure und Gebäude & Mobilität sowie mit der Industrie ermöglichen.

Mehr Informationen erhalten Sie auf dem Innovation Campus am 28. Juni.
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