Innovation für Energie­versorger

Betreiber von kritischen Infrastrukturen, insbesondere Energie­versorger, stehen vor einer doppelten Heraus­for­derung: Auf der einen Seite verlangt der Klima­wandel eine rasche und umfassende Energiewende. Auf der anderen Seite hindern starre Markt­strukturen, konven­tionelle Technologien und die Abhängigkeit von wenigen Software­herstellern die notwendige Innova­tions­geschwindigkeit. Die Digitali­sierung dieser Systeme wird zum entschei­denden Schlüssel, um Flexibilität, Transparenz und Effizienz zu gewährleisten.

Ein Lösungs­ansatz liegt im verstärkten Einsatz von Open-Source-Software (OSS). OSS kann nicht nur Inno­vations­hindernisse aufbrechen, sondern auch den techno­logischen Fortschritt in der Energiebranche beschleunigen.

Hemmnisse in der Softwareentwicklung

Die Energiewende erfordert die Koordination komplexer, dezentraler Systeme. Erneuerbare Energien wie Solar- und Windenergie speisen zu verschiedenen Zeiten unterschiedliche Mengen ins Netz ein. Gleichzeitig steigt durch Elektro­mobilität und Wärme­pumpen der Strombedarf. Netzbetreiber benötigen daher Softwarelösungen, die Netzzustände in Echtzeit analysieren, Engpässe prognos­tizieren und Prozesse auto­matisieren.

Doch genau hier zeigt sich das Dilemma: Die für die Netzführung eingesetzte Software stammt meist von wenigen spezialisierten Herstellern und ist oft nicht auf die Anforderungen der dezentralen Energie­versorgung vorbereitet. Diese Hersteller setzen neue regula­torische Anforde­rungen und technische Heraus­for­derungen nur schleppend um.

Innovations­geschwin­digkeit versus Umsetzungs­geschwin­digkeit

Der Innovations­druck in der Energiebranche ist enorm und steigend. Gesetzliche Vorgaben wie Redispatch 2.0, der Zuwachs erneuerbarer Energien und der wachsende Strombedarf verlangen nach kurzfristigen Anpassungen und Erweiterungen der IKT- und Software-Systeme zur Netzsteuerung. Proprietäre Softwarelösungen, die in der Branche vorherrschen, können diesen Bedarf jedoch oft nicht decken. Zudem können herstellerspezifische Lösungen ein Hemmnis bei Integration, Anpassung und Weiterentwicklung sein.

Konkret gibt es drei zentrale Heraus­for­derungen: Erstens die langsamen Entwick­lungs­zyklen – Hersteller benötigen oft Jahre, um neue Funktionen zu entwickeln und in ihre aktuellen Software­produkte zu integrieren. Zweitens der Vendor-Lock-in. Netzbetreiber sind stark von den Herstellern abhängig und können keine eigen­ständigen Software- und Systemanpassungen vornehmen. Drittens kommen Skalierungs­probleme hinzu, denn die wenigen Anbieter können den steigenden Bedarf an Software und damit verbundenen Dienst­leistungen kapazitätsbedingt nicht bedienen.

Open-Source-Software als Schlüssel

OSS bietet hier eine Alternative, um die Digitalisierung der Systeme für kritische Infra­strukturen zu beschleunigen. In diesem Umfeld bietet Open Source folgende Vorteile:

• Transparenz: Betreiber können den Code selbst prüfen und anpassen. Dies reduziert Sicher­heits­risiken.
• Kollaboration: Netzbetreiber, Software­ent­wickler und andere Stakeholder können gemeinsam an Lösungen arbeiten.
• Flexibilität: OSS lässt sich leichter an spezifische Anforde­rungen anpassen als proprie­täre Software und auch mit proprie­tärer Software kombinieren.
• Unabhängigkeit: Netzbetreiber vermeiden die Abhängigkeit von wenigen Herstellern.

Die Grundidee: Der Quellcode ist offen zugänglich und kann von jedem genutzt, überprüft und weiter­entwickelt werden.

Ein heraus­ragendes Beispiel für die Umsetzung von Open-Source-Prinzipien in der Energie­branche ist die Genos­sen­schaft OpenKonsequenz eG. Diese wurde von deutschen und nieder­ländischen Verteil­netz­betreibern gegründet, um inno­vative OSS-basierte Lösungen speziell für Netz­betreiber zu entwickeln.

Die Genossen­schaft entwickelt praxis­orientierte OSS-Module, fördert Standards und Inter­operabilität, sichert die Unab­hängig­keit der Netz­betreiber und verbessert die Effizienz und Transparenz in der Energie­wirtschaft. Sie vereint Experten aus der Energie­wirtschaft, Software­entwicklung und Forschung. Mitglieder sind Netz­betreiber, die ihre spezi­fischen Anforde­rungen einbringen, und Entwickler, die diese Anforde­rungen in Form von Open-Source-Modulen umsetzen.

Transparenz für die Energiewende

Das Nieder­span­nungs­netz ist der Bereich, in dem die meisten Endverbraucher direkt an das Stromnetz angeschlossen sind. Hier zeigt sich der Wandel der Energieversorgung besonders deutlich, weil immer mehr Haushalte Solarstrom in das Netz einspeisen und gleichzeitig neue Verbraucher wie E-Ladesäulen und Wärmepumpen das Netz zusätzlich belasten. Erschwerend kommt die mangelnde Transparenz hinzu, denn viele Netzbetreiber haben bislang keinen umfassenden Einblick in die Netzzustände auf der Niederspannungsebene.

Diese Situation führt oft zu nicht rechtzeitig erkannten Netzengpässen und Ineffizienzen, beispielsweise durch einen zu spät erfolgten oder nicht bedarfsorientierten Netzausbau, die sich mit steigender Dezentralisierung verstärken.

Die Lösung: Das Nieder­span­nungs­cockpit

Das Nieder­span­nungs­cockpit ist eines der Software-Entwicklungsprojekte von OpenKonsequenz. Es handelt sich um ein Softwaremodul, das Netzbetreibern einen umfassenden Überblick über die Zustände im Nieder­span­nungs­netz gibt.

Das Cockpit schafft Transparenz, indem es Echtzeit­daten über Netzlasten, Engpässe und verfügbare Kapazitäten in Nieder­span­nungs­netzen sammelt und sie auswertet. Die Software erkennt Grenz­wert­ver­letzun­gen rechtzeitig, alarmiert die Benutzer und kann Gegen­mass­nahmen entsprechend den regula­torischen Vorgaben einleiten. Sie fördert die Integration erneuerbarer Energien, indem sie einen beschleunigten Zubau dezentraler Erzeu­gungs­anlagen ermöglicht.

Flexibilität und Skalierbarkeit sind dabei von zentraler Bedeutung: Als Open-Source-Lösung kann das Cockpit leicht an zukünftige Anforde­rungen angepasst und mit weiteren Modulen kombiniert werden.

Die Entwicklung des Nieder­span­nungs­cockpits erfolgte in enger Zusammen­arbeit zwischen Netz­betreibern, Software­entwicklern und Forschungs­ein­richtungen. Der offene Entwick­lungs­prozess ermöglichte es, die Anforderungen der Praxis direkt in die Software einfliessen zu lassen.

Ein besonderer Fokus lag auf der Sicherheit: Die Einhaltung von BSI-Standards sowie umfassende Tests und Audits garantieren, dass die Lösung den hohen Anforde­rungen von kritischen Infrastrukturen genügt.

Die Deutsche Bundes­netz­agentur sieht keinen Hinde­rungs­grund beim Einsatz von OSS, solange ausreichend technische und organisa­torische Massnahmen (TOM) zum sicheren und zuverlässigen Betrieb der Software durch den Betreiber ergriffen werden.

Praxisbeispiele und Erfolge

Bei den Netzbetreibern EWE Netz GmbH und Netz Leipzig GmbH kommt das Nieder­span­nungs­cockpit bereits als Prototyp zum Einsatz und zeigt Messdaten von ausgewählten Orts­netz­stationen an. Zudem wird die automatische Steuerung von steuerbaren Verbrauchs­einrich­tungen über Smart-Meter-Gateways im Laborbetrieb getestet. Die Netzbetreiber sind von den Visuali­sierungen und Funktionen des Nieder­span­nungs­cockpits begeistert: Betriebs­zustände des Verteil­netzes werden endlich transparent dargestellt und Engpässe werden unverzüglich erkannt und behoben. Gleichzeitig können Kosten und Ressourcen eingespart werden, da eine optimierte Netzplanung auf Basis dieser verbes­serten Daten­grund­lage Investi­tionen in zusätzliche Infrastruktur reduziert oder zeitlich nach hinten verschiebt. Auch das Integrations­potenzial ist höher: Betreiber können zusätzliche Verbraucher und Erzeuger in das Netz integrieren, da ihre Anlagen durch die Überwachung geschützt sind.

Das Nieder­span­nungs­cockpit ist Teil eines grösseren OSS-Ökosystems, das von OpenKonsequenz vorangetrieben wird. Bereits existierende OSS-Module wie Betriebstagebuch, Bereit­schafts­planung, Störungs­infor­mations­tool oder Träger öffentlicher Belange werden schon von Netzbetreibern täglich genutzt. Weitere Module, etwa für die Netzleittechnik oder die Markt­kommuni­kation, befinden sich in der Entwicklung. Ziel ist es, eine umfassende, modular aufgebaute Software­platt­form zu schaffen, die die Anforde­rungen der Energiewende an Netz­betreiber ganzheitlich adressiert.

Open-Source als Beschleuniger der Energiewende

Die Digitalisierung der Energie­wirtschaft ist eine zentrale Voraus­setzung für das Gelingen der Energiewende. Open-Source-Software bietet hier eine echte Alternative zu proprietären Lösungen, indem sie Transparenz, Flexibilität und Inno­vations­kraft fördert.

Mit Initiativen wie OpenKonsequenz zeigt die Branche, wie durch Zusammen­arbeit und Offenheit zukunfts­fähige Lösungen entstehen können. Das Nieder­span­nungs­cockpit ist ein gutes Beispiel dafür, wie OSS dazu beitragen kann, die Heraus­for­derungen der Energiewende zu meistern.

Der Erfolg von OpenKonsequenz und seiner Mitglieder beweist, dass Open-Source-Ansätze nicht nur technisch, sondern auch wirtschaftlich tragfähig sind – und dass sie der Schlüssel sein können, um die Innovations­geschwin­digkeit in der Energie­wirtschaft nachhaltig zu steigern.