Updates im laufenden Betrieb

Europaweit müssen Stromnetze digitalisiert werden. Gefragt sind Lösungen, die Updates im laufenden Betrieb ermöglichen.

Bevor der Strom in einem Haushalt aus der Steckdose kommt, hat er schon einen weiten Weg durch das Netz zurückgelegt. Damit das Stromnetz auch in Zukunft zuverlässig arbeitet, muss der Betrieb digitalisiert werden. Die schwankende Stromversorgung aus regenerativen Energiequellen und der hohe Leistungsbedarf von Elektroautos sind mit herkömmlichen Netzen nicht zu bewältigen. Schon jetzt ist abzusehen, dass mit der Digitalisierung eine Mammutaufgabe auf die Netzbetreiber zukommt. Die für den digitalisierten Betrieb erforderliche Software muss häufig aktualisiert werden und das lässt sich auf keinen Fall manuell bewältigen. In Österreich, wo es zum Beispiel rund 80.0000 Niederspannungsnetze gibt, die den Strom von den Ortsnetztransformatoren in die Haushalte leiten, arbeitet Siemens daher am Projekt LarGo! (Large-Scale Smart Grid Application Roll-out) gemeinsam mit dem Austrian Institute of Technology, den Wiener Netzen und weiteren Partnern aus Deutschland und Schweden an einer Lösung, mit der die Software im laufenden Netzbetrieb automatisiert aktualisiert werden kann.

Installation auf Knopfdruck

Das Ziel ist, dass der Netzbetreiber die Trafostationen remote auswählen kann, in die er dann auf Knopfdruck Software installieren will, beispielsweise Applikationen, die das Netzverhalten analysieren oder die Spannung regeln. „Die Herausforderung dabei ist, dass die Software-Rollouts und -Updates parallel zum Netzbetrieb erfolgen“, betont Florian Kintzler. Er arbeitet bei Siemens Corporate Technology im Technologiefeld Internet of Things und koordiniert dort die Projektbeiträge von Siemens für LarGo! „Wir brauchen daher Prozesse, die das Zusammenspiel von Stromverteilung und Kommunikation so absichern, dass die Stabilität und Verfügbarkeit des Stromnetzes nicht beeinträchtigt wird.“

Operation am offenen Herzen

Die Auswirkungen großflächiger Rollout- und Update-Prozesse lassen sich aus Sicherheitsgründen nicht in einem echten Stromnetz testen. Die Situation hat Ähnlichkeit mit einer Operation am offenen Herzen. Bevor diese ausgeführt wird, übt der Chirurg die Schritte unzählige Male, bis alles sitzt. Ganz ähnlich geschieht das beim Stromnetz. „Wir koppeln dafür die Infrastruktur von Informations- und Kommunikationstechnologien mit virtuellen Verteilnetzen und simulieren unterschiedliche Szenarien“, erklärt Kintzler. „Wie verhält sich das Stromnetz, wenn das Kommunikationsnetz ausfällt? Was passiert, wenn ein Algorithmus ausgetauscht wird? Wenn die echten Rollouts und Updates danach so ausgeführt werden, wie sie in der Simulation getestet wurden, sind Störungen des Netzbetriebs unwahrscheinlich.“

Simulationsgesicherte Lösung

Bislang fehlte ein Werkzeug, mit dem Stromversorgungen mit vielen Verteilnetzen unter Berücksichtigung der Informations-und-Kommunikationstechnik-Infrastruktur simuliert werden konnten. Mit LarGo! wird nun eine Simulationsumgebung entwickelt, die genau das ermöglicht. Mit ihr lassen sich Rollout- und Update-Szenarien modellieren und analysieren. Auf diese Weise kann überprüft werden, wie installierte Hardware- und Softwarekomponenten unter realen Bedingungen reagieren. Software-Rollouts und -Updates können so einschließlich der Cybersicherheit vorab bewertet werden.

Möglicher Einsatz in der Smart City Aspern

Derzeit prüfen Siemens und die Wiener Netze, ob die Ergebnisse von LarGo! auf das gemeinsame Joint Venture Aspern Smart City Research übertragen werden können. Die Resultate des Projekts, das noch bis 2020 weiterläuft, sind aber nicht nur mit Blick auf diese Anwendung für Siemens interessant. Software-Rollouts und -Updates im laufenden Betrieb sind für alle eine Herausforderung, die Steuerungen oder Geräte einsetzen, auf denen Software-Apps installiert sind.