Projektlaufzeit: 2020 - 2022

Klimawandel, Energiewende und Urbanisierung - eine nachhaltige, effiziente und zugleich wirtschaftliche Energieversorgung rückt immer näher in den Fokus der Öffentlichkeit. Als Teil des Smart Infrastructure Hub Leipzig forschen die Universität Leipzig und die HTWK Leipzig daher im Rahmen des Verbundprojekts "Smart Utilities and Sustainable Infrastructure Change“ (SUSIC) nach innovativen, infrastrukturellen Versorgungslösungen und Bewertungsmethoden für urbane und regionale Gebiete im Kontext von dynamischen Systemstrukturen. Die HTWK Leipzig arbeitet aktiv an 3 Teilprojekten, die zusammengefasst das Teilvorhaben 2 des Forschungsprojekts SUSIC bilden. Ziel ist die Entwicklung von Datenübertragungs- und Steuerungsalgorithmen für intelligent agierende Akteure innerhalb der Energieversorgung auf der Niederspannungsebene. Als Ergebnis soll ein prototypisches, expertensystemgestütztes Energiemanagementsystem (EMS) erstellt werden, das die verschiedenen Akteure auf Grundlage unterschiedlicher Betriebslogiken nach lokalen oder regionalen Zielsetzungen ausregelt und mithilfe generischer Simulationsmodelle erprobt wird.

Um die Funktionsweise des Energiemanagementsystem zu überprüfen, werden Akteure aus dem Niederspannungsnetz in der objektorientierten Simulationsumgebung von SimulationX modelliert. Dazu werden Simulationsobjekte für verschiedene energetische Anlagen mit besonderem Fokus auf sektorkoppelnde Technologien wie Wärmepumpen oder Elektromobilität erstellt. Anhand von energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen, Betriebslogiken und Freiheitsgraden der betrachteten Technologien und dem agentengetriebenen Verhalten werden Regeln für das Energiemanagement abgeleitet und ihre Auswirkungen auf das modellierte System quantifiziert. Daraus werden Aussagen zur notwendigen realen Datenerfassung und zur Schaffung smarter Anreize zur effizienten und effektiven Steuerung des Verhaltens der Akteure abgeleitet.

Projektbetreuer:  Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider
Mitarbeiter: Martin Hafemann

Die zentralen Einheiten für die Liegenschaften und das Niederspannungs- bzw. Ortsnetz werden in diesem AP konzeptioniert und implementiert. Es werden die grundlegenden Strukturen für die Überwachung und Regelung des Systems sowie Schnittstellen zu anderen Systemen geschaffen. Ziel des Systemdesigns ist es, ein dynamisches, modulares, skalierbares und frei konfigurierbares System zu schaffen. Die Regelung der einzelnen energetischen Komponenten erfolgt hierbei durch ein regelbasiertes System (Experten System). Das so entstehende System wird im „Hardware in the Loop“ simulativ erprobt und muss neben dem Echtzeit-Betriebt ebenfalls zeitlich skalierbar sein. Dadurch können in kurzer Zeit verschiedene Szenarien erstellt und die hinterlegten Regeln validiert und erweitert werden.

Projektbetreuer:  Prof. Dr.-Ing. Andreas Pretschner
in Zusammenarbeit mit: Prof. Dr.-Ing. Markus Krabbes
Bearbeiter: Ken Paulitz

Im Teilprojekt 3 werden Realdaten für das Energiemanagementsystem (EMS) gesammelt. Für die Datenaufnahme wird sich am Stand der Technik orientiert. Jedoch besteht ein hoher Bedarf am Schutz persönlicher Daten, da mit den übermittelten Daten ein genaues Bewegungs- und Verhaltensprofil der Nutzer aufgestellt werden könnte. Um dennoch die Daten für das EMS zu nutzen, werden die Nutzerdaten homomorph verschlüsselt. Diese Art der Verschlüsselung ermöglicht es, die Daten in verschlüsselter Form zu verarbeiten. Somit können keine Rückschlüsse auf die Daten der einzelnen Personen gezogen werden. Dieses Verfahren muss bestenfalls schon am Sensor stattfinden. Jedoch ist die Rechenleistung an den Sensoren und Aktoren sehr begrenzt, um dennoch eine starke Verschlüsselung zu gewährleisten, wird in diesem AP an Hard- und Software gearbeitet, die diese Anforderungen erfüllt.

Projektbetreuer:  Prof. Dr.-Ing. Faouzi Derbel
Mitarbeiter: Johannes Braun

Smart Infrastructure Hub Leipzig
Digital Hub Initiative
Land Sachsen

Universität Leipzig