FNN-Roadmap: Vom Netz zum System
25.04.2018 TOP

FNN Roadmap "Vom Netz zum System"

Für den langfristig sicheren Netzbetrieb mit 80 Prozent erneuerbaren Energien müssen heute die Regeln vorausschauend gestaltet werden.

Das Wichtigste in Kürze

  • Fahrplan zur Weiterentwicklung der Stromnetze
  • 13 Themenschwerpunkte mit konkreten FNN Aktivitäten
  • Erste Arbeiten bereits begonnen

Das politische Ziel ist klar: Mit der Energiewende wird die Energieversorgung Deutschlands komplett umgestellt. Der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung soll bis 2050 auf 80 % steigen. Auch zur Bedarfsdeckung in den Bereichen Wärme und Verkehr sollen die Erneuerbaren verstärkt ihren Beitrag leisten. Damit steht der Netzbetrieb vor enormen Herausforderungen. Stromnetze sind eine langlebige Infrastruktur, die die Basis für eine hohe Versorgungssicherheit in Deutschland bildet. Deswegen müssen heute die richtigen Entscheidungen getroffen werden, um die Herausforderungen von morgen und übermorgen bewältigen zu können. Nur wenn das gelingt, entwickelt sich das Netz zu einem funktionierenden System mit Millionen von Akteuren und Schnittstellen. Die FNN Roadmap "Vom Netz zum System" beschreibt konkrete Projekte, die VDE FNN in den nächsten Jahren bearbeiten wird.

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Themen

Energie
Energienetze

Themenschwerpunkte und Ergebnisse

Mindestanforderungen und Zusatzleistungen (1)

Mindestanforderungen und Zusatzleistungen bei Kundenanlagen

Mit der Energiewende verändern sich netztechnische Notwendigkeiten. Dies treibt die Mindestanforderungen der Anlagen voran. Von den Mindestanforderungen zu unterscheiden sind sogenannte Zusatzleistungen, das sind erhöhte Anforderungen, die gegebenenfalls regional oder lokal in besonderen Netzsituationen notwendig sind.

Mindestanforderungen und Zusatzleistungen (1)

Mit der Energiewende verändern sich netztechnische Notwendigkeiten. Dies treibt die Mindestanforderungen der Anlagen voran. Von den Mindestanforderungen zu unterscheiden sind sogenannte Zusatzleistungen, das sind erhöhte Anforderungen, die gegebenenfalls regional oder lokal in besonderen Netzsituationen notwendig sind.

FNN Aktivitäten

  • FNN-Position "Mindestanforderungen und Zusatzleistungen bei Kundenanlagen" (bereits 2016 an BMWi kommuniziert)
  • Ankündigung Bundeswirtschaftsministerium Entwicklung eines Systems, in dem Blindleistung im erforderlichen Umfang volkswirtschaftlich effizient und vor allem transparent beschafft wird
  • Begleitung des Prozesses aus technischer Sicht durch VDE FNN

Zeitraum

  • 2017-2021

Ergebnis

  • Positionierung und Prozessbegleitung
Solidarität im Verbundsystem (1)

Solidarität im Verbundsystem

In elektrischen Verbundsystemen beruht der sichere Betrieb auf der Solidarität der zusammengeschalteten Netze. Ihre Betreiber stimmen sich ab, wie sich die Netze bei Störungen verhalten und wie weit sich diese gegenseitig unterstützen. Die Solidarität der Netze ist und bleibt unverzichtbar.
Solidarität im Verbundsystem (1)

In elektrischen Verbundsystemen beruht der sichere Betrieb auf der Solidarität der zusammengeschalteten Netze. Ihre Betreiber stimmen sich ab, wie sich die Netze bei Störungen verhalten und wie weit sich diese gegenseitig unterstützen. Die Solidarität der Netze ist und bleibt unverzichtbar.

FNN Aktivitäten

  • Definition und Abgrenzung von Teil- und Inselnetzen
  • Veröffentlichung FNN-Info zur Bedeutung von und zum Umgang mit Teil- und Inselnetzen
  • Bewertung der Notwendigkeit einheitlicher, weiterführender Regeln für den Betrieb von Teil- und Inselnetzen

Zeitraum

  • 2017-2019

Ergebnis

  • Weiterentwicklung Regelwerk
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Smart Home: Schnittstelle zum Verteilnetz (1)

Smart Home: Schnittstelle zum Verteilnetz

Für den sicheren Netz- und Systembetrieb ist es notwendig, dass beim Einsatz von Smart-Home-Systemen auch Netzaspekte mitberücksichtigt werden, z. B. bei Netzengpässen. Entscheidend dafür ist, das Smart-Home-System über eine Schnittstelle an das intelligente Messsystem anzubinden.

Smart Home: Schnittstelle zum Verteilnetz (1)

Für den sicheren Netz- und Systembetrieb ist es notwendig, dass beim Einsatz von Smart-Home-Systemen auch Netzaspekte mitberücksichtigt werden, z. B. bei Netzengpässen. Entscheidend dafür ist, das Smart-Home-System über eine Schnittstelle an das intelligente Messsystem anzubinden.

FNN Aktivitäten

  • Stakeholder-Workshop "Smart Home: Schnittstelle zum Verteilnetz": Beschreibung eines Zielbildes, Diskussion und Meinungsbildung
  • Ableitung von Anforderungen und die Weiterentwicklung der Regelsetzung

Zeitraum

  • 2018-2020

Ergebnis

  • Positionierung und Weiterentwicklung Regelwerk
Voraussetzungen für Transparenz des Systemzustands

Voraussetzungen für Transparenz des Systemzustands

Um die Anforderungen an Schnittstellen, Akteure und Anlagen weiterzuentwickeln, muss der notwendige Datenumfang identifiziert werden. Im Fokus stehen daher der aufgaben- und prozessbezogene Datenaustausch an den Schnittstellen sowie die Priorisierung und Beschreibung der Austauschprozesse.

Voraussetzungen für Transparenz des Systemzustands

Um die Anforderungen an Schnittstellen, Akteure und Anlagen weiterzuentwickeln, muss der notwendige Datenumfang identifiziert werden. Im Fokus stehen daher der aufgaben- und prozessbezogene Datenaustausch an den Schnittstellen sowie die Priorisierung und Beschreibung der Austauschprozesse.

FNN Aktivitäten

  • Übersicht über aktuelle Maßnahmen und Studien mit Fokus auf dem aufgaben- und prozessbezogenen Datenaustausch
  • Notwendige technische Anforderungen an Datenaustausch, Priorisierung und Prozesse sowie Überführung ins Regelwerk
  • Definition eines Netzzustandsmonitors gem. Anwendungsregel Schnittstelle Übertragungs- und Verteilnetze (VDE-AR-N 4141-1)

Zeitraum

  • 2018-2020

Ergebnis

  • Studie
Entwicklung von Kurzschlussleistung und Spannungsqualität (1)

Entwicklung von Kurzschlussleistung und Spannungsqualität

Erzeugungsanlagen und Motoren werden immer häufiger über Wechselrichter angeschlossen, die Zahl der direkt ans Netz angeschlossenen Generatoren und Antriebe nimmt ab. Dies führt zu einem Rückgang der Kurzschlussleistung im Netz und kann höhere Netzrückwirkungen verursachen.

Entwicklung von Kurzschlussleistung und Spannungsqualität (1)

Erzeugungsanlagen und Motoren werden immer häufiger über Wechselrichter angeschlossen, die Zahl der direkt ans Netz angeschlossenen Generatoren und Antriebe nimmt ab. Dies führt zu einem Rückgang der Kurzschlussleistung im Netz und kann höhere Netzrückwirkungen verursachen.

FNN Aktivitäten

  • Studienbedarf zu Kurzschlussleistung und Oberschwingungen: Strukturierte Bestandsaufnahme mit Unterscheidung der Spannungsebenen notwendig, Identifikation technischer Anforderungen und Überführung in VDE-Anwendungsregeln
  • Studienbedarf zu Unsymmetrie: Analyse und Bewertung bereits vorliegender Studien, bei Bedarf Durchführung weiterer Studien, Überführung der Ergebnisse in VDE-Anwendungsregeln

Zeitraum

  • 2018-2020

Ergebnis

  • Studien
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Netzregelung mit Stromrichtern (1)

Netzregelung mit Stromrichtern

Die Frequenz- und Spannungsqualität beruht bis heute im Wesentlichen auf den Synchrongeneratoren der Großkraftwerke. Künftig müssen die Frequenz- und die Spannungsqualität auch durch Erneuerbare-Energien-Anlagen getragen werden.

Netzregelung mit Stromrichtern (1)

Die Frequenz- und Spannungsqualität beruht bis heute im Wesentlichen auf den Synchrongeneratoren der Großkraftwerke. Künftig müssen die Frequenz- und die Spannungsqualität auch durch Erneuerbare-Energien-Anlagen getragen werden.

FNN Aktivitäten

  • Partner beim Projekt "Netzregelung 2.0"
  • Bewertung und Empfehlungen zur Anpassung oder Erweiterung von Netzanschlussregeln
  • Begleitung und Überführung der Ergebnisse in Anwendungsregeln

Zeitraum

  • 2017-2021

Ergebnis

  • Weiterentwicklung Regelwerk
Möglichkeiten und Grenzen der Netznutzung im Verteilnetz (1)

Möglichkeiten und Grenzen der Netznutzung im Verteilnetz

Das politische Ziel bei der Elektromobilität ist der Massenmarkt. Dazu müssen frühzeitig und vorausschauend Anforderungen aus Sicht der Stromnetze definiert werden. Weil sie sehr zuverlässig arbeiten und allgemein verfügbar sind, bilden sie das Rückgrat der Ladeinfrastruktur.
Möglichkeiten und Grenzen der Netznutzung im Verteilnetz (1)

Das politische Ziel bei der Elektromobilität ist der Massenmarkt. Dazu müssen frühzeitig und vorausschauend Anforderungen aus Sicht der Stromnetze definiert werden. Weil sie sehr zuverlässig arbeiten und allgemein verfügbar sind, bilden sie das Rückgrat der Ladeinfrastruktur.

FNN Aktivitäten

  • Analyse der Herausforderungen und Erarbeitung möglicher Lösungsansätze bei der Entwicklung der Ladeinfrastruktur für Nieder- und Mittelspannung
  • FNN/BDEW-Metastudie "Forschungsüberblick Konzepte für die Netzintegration Elektromobilität"
  • Ableitung von Handlungsempfehlungen für optimale Netzintegration der Elektromobilität und Überführung in die technischen Regelwerke

Zeitraum

  • 2017-2019

Ergebnis

  • Metastudie
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Auswirkungen des dynamischen Verhaltens auf den Netzschutz (1)

Auswirkungen des dynamischen Verhaltens auf den Netzschutz

Die Einspeisung von erneuerbaren Energien in das Verteilnetz nimmt zu, zugleich werden Großkraftwerke am Höchstspannungsnetz abgeschaltet. Um das System unter diesen Voraussetzungen stabil zu halten, wird die dynamische Netzstützung aus den Verteilnetzen immer wichtiger.

Auswirkungen des dynamischen Verhaltens auf den Netzschutz (1)

Die Einspeisung von erneuerbaren Energien in das Verteilnetz nimmt zu, zugleich werden Großkraftwerke am Höchstspannungsnetz abgeschaltet. Um das System unter diesen Voraussetzungen stabil zu halten, wird die dynamische Netzstützung aus den Verteilnetzen immer wichtiger.

FNN Aktivitäten

  • Untersuchung, ob die Einführung einer vollständigen dynamischen Netzstützung in der Nieder- und Mittelspannung erforderlich ist
  • Analyse der bisherigen Schutztechnologien und Prüfung der Kompatibilität mit eingeschränkter dynamischer Netzstützung

Zeitraum

  • 2018-2020

Ergebnis

  • Studien
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Vorsorge für den Notbetrieb ohne IKT (1)

Vorsorge für den Notbetrieb ohne IKT

Netzbetreiber setzen bei ihrer Arbeit immer stärker auf Informations- und Kommunikationstechnologien. Dadurch entstehen neue Risiken: Was tun bei einem Ausfall der IKT?
Vorsorge für den Notbetrieb ohne IKT (1)

Netzbetreiber setzen bei ihrer Arbeit immer stärker auf Informations- und Kommunikationstechnologien. Dadurch entstehen neue Risiken: Was tun bei einem Ausfall der IKT?

FNN Aktivitäten

  • Fallunterscheidung (Ausfall verschiedener Kommunikationswege)
  • Notlaufeigenschaften aus Systemsicht sowie notwendige Default-Werte und Zugriffsrechte
  • Systemische Lösung, die über den Ausfall einer Einzelanlage hinausgeht
  • Ableitung von Handlungsbedarfen und Überführung der Ergebnisse in VDE-Anwendungsregeln

Zeitraum

  • 2017-2019

Ergebnis

  • Studie
Intelligentes Messsystem für Steuerungsaufgaben (1)

Intelligentes Messsystem für Steuerungsaufgaben

Ein wichtiger Baustein für den Umbau des Energiesystems ist das intelligente Messsystem: Es soll sichere Kommunikation mit fernsteuerbaren Erzeugungsanlagen und Verbrauchsgeräten ermöglichen. Mit seiner Hilfe sollen Schwankungen zwischen Stromangebot und -nachfrage ausgeglichen und erneuerbare Energien besser in den Strommarkt integriert werden.

Intelligentes Messsystem für Steuerungsaufgaben (1)

Ein wichtiger Baustein für den Umbau des Energiesystems ist das intelligente Messsystem: Es soll sichere Kommunikation mit fernsteuerbaren Erzeugungsanlagen und Verbrauchsgeräten ermöglichen. Mit seiner Hilfe sollen Schwankungen zwischen Stromangebot und -nachfrage ausgeglichen und erneuerbare Energien besser in den Strommarkt integriert werden.

FNN Aktivitäten

  • Position "Steuerung mit dem intelligenten Messsystem" (2017 veröffentlicht)
  • FNN Lastenhefte als Grundlage für Gerätespezifikationen: Steuerbox als erster Schritt zur Ablösung der Rundsteuertechnik
  • Architekturkonzept zur Umsetzung der Steuerungsfunktion

Zeitraum

  • 2017-2021

Ergebnis

  • Hinweise, Lastenhefte, Umsetzungshilfen
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IKT-Sicherheitsanforderungen an Marktakteure

IKT-Sicherheitsanforderungen an Marktakteure

Der Netzbetrieb in Verteilnetzen ist zunehmend abhängig von Informations- und Kommunikationstechnologien. Netzbetreiber sind für deren einwandfreien Betrieb verantwortlich und verpflichtet, die IKT-Systeme in angemessener Weise gegen Bedrohungen zu schützen.

IKT-Sicherheitsanforderungen an Marktakteure

Der Netzbetrieb in Verteilnetzen ist zunehmend abhängig von Informations- und Kommunikationstechnologien. Netzbetreiber sind für deren einwandfreien Betrieb verantwortlich und verpflichtet, die IKT-Systeme in angemessener Weise gegen Bedrohungen zu schützen.

FNN Aktivitäten

  • Sicherheitsanforderungen für weitere Marktteilnehmer: Prüfung und Begleitung der Entwicklung
  • Kriterien zur Einstufung des Zugriffs aus systemrelevante, aggregierte Summenleistung
  • Risiko minimieren bei unbefugtem Steuern großer Summenleistung

Zeitraum

  • 2018-2019

Ergebnis

  • Positionierung
Reaktionen auf IT-Angriffe (1)

Reaktionen auf IT-Angriffe

IT-Angriffe auf Netzbetreiber können systemrelevante Auswirkungen haben. Beeinträchtigen Angreifer etwa wichtige Funktionen der IT, so können erhebliche netzbetriebliche Probleme entstehen. Da sich Angriffe meist nicht vollständig abwehren lassen, sind Maßnahmen zur Schadensbegrenzung umso wichtiger.

Reaktionen auf IT-Angriffe (1)

IT-Angriffe auf Netzbetreiber können systemrelevante Auswirkungen haben. Beeinträchtigen Angreifer etwa wichtige Funktionen der IT, so können erhebliche netzbetriebliche Probleme entstehen. Da sich Angriffe meist nicht vollständig abwehren lassen, sind Maßnahmen zur Schadensbegrenzung umso wichtiger.

FNN Aktivitäten

  • Erstellung und Pflege eines Leitfadens zur Abwehr von IT-Angriffen, Vorgehensweisen zum Umgang mit IT-Sicherheitsvorfällen
  • Laufender Betrieb von Kommunikationstechnik
  • Erfahrungsaustausch und Best-Practice-Transfer

Zeitraum

  • 2018-2020

Ergebnis

  • Hinweis
Anforderungen an den langfristig sicheren Betrieb mit IKT

Digitalisierung: Anforderungen an den langfristig sicheren Betrieb mit IKT

Im Rahmen der fortschreitenden Digitalisierung des Energiemarktes werden Daten aus dem Netz und von den Marktakteuren auf neuen Wegen verarbeitet. Bislang ist die Infrastruktur der Kommunikation im Netzbetrieb auf langlebigen Komponenten und zumeist netzbetreibereigenen Strukturen aufgebaut. Anforderungen, die in 20 Jahren an das System gestellt werden, müssen bereits heute definiert werden.

Anforderungen an den langfristig sicheren Betrieb mit IKT

Im Rahmen der fortschreitenden Digitalisierung des Energiemarktes werden Daten aus dem Netz und von den Marktakteuren auf neuen Wegen verarbeitet. Bislang ist die Infrastruktur der Kommunikation im Netzbetrieb auf langlebigen Komponenten und zumeist netzbetreibereigenen Strukturen aufgebaut. Anforderungen, die in 20 Jahren an das System gestellt werden, müssen bereits heute definiert werden.

FNN Aktivitäten

  • Weiterentwicklung der Anforderungen an Datenbeschaffung, -nutzung und -verarbeitung in den VDE-Anwendungsregeln
  • Einsatz eines öffentlichen oder dedizierten Netzes
  • Bewertung der unterschiedlichen Ausgestaltung einer IKT-Infrastruktur
  • Entwicklung einer Systematik zur Bewertung der technischen Verfügbarkeit

Zeitraum

  • 2018-2021

Ergebnis

  • Weiterentwicklung Regelwerk

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