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FH Impuls - ruhrvalley: GeoSmaGriR

Smart Solar Geothermal Energy Grid Ruhr

Voraussetzung für eine erfolgreiche Wärmewende ist neben der Weiterentwicklung der regenerativen Energiesysteme die Integration der Systeme in die (bestehenden) dezentralen und zentralen Infrastrukturen sowie die Bereitstellung nutzerspezifischer Informationen und Steuerungsmöglichkeiten. Dies erfordert eine stärkere system- und energieträgerübergreifende Kopplung von Energiesystemen, d.h. optimal abgestimmte Systemkomponenten, deren Interaktion über Steuer- und Regelsysteme und zentralisierte Software-Plattformen zur effizienten Datenverarbeitung erweitert werden. Während sich die Virtualisierung in intelligenten Stromnetzen inzwischen in der Standardisierungsphase befindet, sind viele Wärmeverbraucher, -speicher und –erzeuger entweder nicht elektronisch steuerbar oder nicht mit entsprechenden Komponenten (M2M) ausgestattet. Hier ist die Integration intelligenter IoT-Middelware-und Plattformlösungen erforderlich.

Ziel ist das flexible, dezentrale Einspeisen solarer und geothermischer Wärme in Wärmenetze unter Nutzung bestehender Versorgungs- und Netzstrukturen, wobei saisonal-bedingte Überschuss-Wärme in Grubengebäude des ehem. Steinkohlebergbaus eingespeichert werden soll. Für den dezentralen Bereich sind bidirektional anbindbare thermische Verbraucher-/Erzeugersysteme vorgesehen, wie z.B. Gebäude mit Fernwärmeanschluss und Solarthermie. In diesem Wärmenetz ist eine verteilte Systemarchitektur erforderlich, in der sowohl Verbraucher als auch Erzeuger durch intelligente IoT-Middleware und kostengünstige Steuerungsmöglichkeiten mittels entsprechender Hardwarelösungen sowie einer cloudbasierten Software-Plattform verknüpft werden können.

Im Fundamentprojekt GeoSmaGriR forschen die drei Hochschulen gemeinsam mit den Unternehmen com2m GmbH und Geomecon GmbH an einer integrierten Lösung. Das in der Abbildung gezeigte Lösungskonzept integriert verschiedene Hardware- und Software-Komponenten. Smart Device Controller (SDCs) stellen dezentrale low-cost Hardware-Module dar, die in Grubengebäuden und Kleinerzeugern Sensoren und Aktoren anbinden, um Energiedaten zu erfassen und Schaltbefehle an lokale Steuerungssysteme zu senden. Übermittelte Daten werden zunächst lokal aggregiert und vorgefiltert, bevor sie an eine Cloud-Plattform übermittelt werden. Dabei sollen mehrere SDCs zu lokalen Clustern zusammengeführt werden um die Steuerung und Stabilität des gesamten Netzes, insbesondere auch bei begrenzten Ausfällen, zu verbessern. Die so aufgeteilten Komponenten bilden ein sogenanntes Smart Grid.

IDiAL zeichnet im Projektkontext für die prototypische Bereitstellung dieser Cloud-Plattform verantwortlich, die als verteilte Software-Architektur auf das Microservice-Paradigma setzt. Die Plattform speichert übertragene Energiedaten unter Berücksichtigung von Datenschutz und Datensicherheit, und stellt ein flexibles Framework zur Verfügung, das externen Entwicklern die Bereitstellung von Apps auf Basis explizit durch potenzielle Nutzer freigegebener Daten erlaubt.

Das in der Skizze gezeigte Lösungskonzept integriert verschiedene Hardware- und Software-Komponenten. Smart Device Controller (SDCs) stellen dezentrale low-cost Hardware-Module dar, die in Grubengebäuden und Kleinerzeugern Sensoren und Aktoren anbinden, um Energiedaten zu erfassen und Schaltbefehle an lokale Steuerungssysteme zu senden. Übermittelte Daten werden zunächst lokal aggregiert und vorgefiltert, bevor sie an eine Cloud-Plattform übermittelt werden.

Das IDiAL zeichnet im Projektkontext für die prototypische Bereitstellung dieser Cloud-Plattform verantwortlich, die als verteilte Software-Architektur auf das Microservice-Paradigma setzt. Die Plattform speichert übertragene Energiedaten unter Berücksichtigung von Datenschutz und Datensicherheit, und stellt ein Framework zur Verfügung, das externen Entwicklern die Bereitstellung von Apps auf Basis explizit durch potenzielle Nutzer freigegebener Daten erlaubt.