Energieeinsparung durch Digitalisierung

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert ein Forschungsprojekt unter dem Titel „Wärmewende Nordwest“, um durch Digitalisierung Energie einzusparen und somit die Klimaziele zu erreichen.

In einem der Teilprojekte geht es um die Verbrauchssteuerung über Smart Meter und um den Aufbau einer sicheren technologischen Infrastruktur für die Kopplung verschiedener Sektoren: Strom, Wärme, Kälte – und Sicherheit. Hier bringt TAS seine Expertise unter anderem für die sichere Übertragung von Alarmen und Daten sowie die Entwicklung einer Plattform für Remote Services ein.

Gebäude- und Prozesswärme sollen deutlich weniger Kohlendioxid freisetzen - in Privathaushalten genauso wie in der Industrie. Der Hebel für mehr Klimaschutz ist groß, schließlich entfällt fast die Hälfte des Gesamtenergieverbrauchs der EU auf Gebäude. Neben der Substitution fossiler Energieträger wie Öl und Gas durch erneuerbare Energien sowie der Gebäudesanierung muss der Wärmebedarf insgesamt reduziert werden. Hierbei spielt die Digitalisierung eine wesentliche Rolle, um eine echte Wärmewende voranzutreiben. Gemeint sind intelligente Strom-, Wasser- oder Gaszähler, die den Wärmebedarf erfassen und optimieren.

In dem Verbundvorhaben - Wärmewende Nordwest, kurz WWNW - sind insgesamt 21 Partner, die in den verschiedenen Forschungsfeldern des Großprojektes Digitalisierungskonzepte für Gebäude, Campusareale und Quartiere in der Region Oldenburg/Bremen erarbeiten.

War es früher der einfache analoge Stromzähler, wird es in Kürze ein „Smart Meter“ sein, der den Stromverbrauch erfasst. Dieser kann herausfinden, welche Geräte zu welchen Zeiten am meisten Strom verbrauchen und bietet dadurch die Möglichkeit der Steuerung. So können zum Beispiel

Die Messdaten werden über ein Kommunikationsmodul – dem Smart Meter Gateway – übertragen. Ein integriertes Sicherheitsmodul sorgt dafür, dass sowohl der ständige Informationsfluss vor unberechtigten Zugriffen und Manipulation geschützt sowie der Datenschutz gewährleistet ist. Im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) entwickelte daher das Bundesministerium für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) entsprechende Vorgaben an vertrauenswürdige Produktkomponenten - Smart Meter Gateways mit integriertem Sicherheitsmodul. Messsysteme, die nicht den Anforderungen des BSI entsprechen, dürfen in Zukunft nicht mehr verbaut werden.

SiGRun (Sichere Gateways und Router als Grundlage für Mehrwertdienste) ist eines der Teilprojekte der Wärmewende Nordwest. In diesem Projekt geht es um die Weiterentwicklung der technologischen Infrastruktur für weitere Einsatzbereiche. Die Nutzung soll nicht nur auf Stromdaten beschränkt sein, das Ziel ist die Kopplung verschiedener Sektoren der Energiewirtschaft wie Strom, Wärme und Kälte. Und darüber hinaus: Neben den Sektoren Elektrizität und Wärmeversorgung wird auch die Gebäudeüberwachung zur Optimierung des Gesamtsystems mit einbezogen. Besonders für die Wohnungswirtschaft sind neben der Erfassung der Verbrauchswerte auch weitere Gebäudedaten und -dienste von Interesse.

Dabei werden zunächst verschiedene Use Cases und die Anforderungen an einen sektorübergreifenden Einsatz der Technologie ermittelt. Hierzu gehören beispielsweise die Analyse von Smart-Home-Anwendungen sowie Personen-Notruf oder Brand-, Einbruch- und Überfall-meldungen. Gerade hier – bei den Sicherheitsketten für verschiedene Alarmbearbeitungen – baut man auf etablierte Techniken und Normen auf, die auch für Smart-Meter-Gateways genutzt werden können.

Die Zielsetzungen des Forschungsprojektes SiGRun sind ambitioniert. Einerseits soll der Anwendungsbereich von Smart-Meter-Gateways erweitert werden, um Insellösungen zu vermeiden, bei denen Router beziehungsweise Gateways verschiedener Sektoren zum Einsatz kommen. Auf der anderen Seite: Je mehr Verbindungen durch offene beziehungsweise flexible Schnittstellen geschaffen werden, umso höher sind die Anforderungen an Ausfallsicherheit und Schutz gegen Angriffe bei der gesamten Datenübertragung.

Es kommt nicht von ungefähr, dass TAS Sicherheits- und Kommunikationstechnik als Spezialist für die sichere Alarmübertragung und Mitglied in verschiedenen Normausschüssen einer der Teilnehmer des Forschungsprojekts SiGRun ist. Übertragungsgeräte der TAS gehören seit Langem zum Standard im Markt für die sichere Übertragung von Alarmmeldungen, die auch im BOS-Bereich anerkannt sind. Zudem hat das bundesweit tätige Unternehmen eine Plattform für den sicheren und herstellerübergreifenden Remote Access von Gefahrenmeldeanlagen entwickelt, die erfolgreich bei Großkunden und Leitstellenbetreibern eingesetzt wird.

Die Erfahrungen aus diesen Bereichen wird die TAS insbesondere bei der Definition der Schnittstellen für die Sektorenkopplung, der kompletten Planung und Erstellung einer Hardware- und Embedded Software Systemarchitektur, den Bau eines Prototypen für ein Smart-Mete- Gateway sowie bei der Anbindung des „Smart Meter Gateway Admin“ einbringen. Dabei sollen die Standards aus der Sicherheitskette für Alarmmeldungen beim Datenaustausch genutzt werden – ein breites Feld neuer Geschäftsmodelle auf Basis der Gateways kann sich hiermit eröffnen.