Projekt 5GAIN - Energiequellen

5G Infrastrukturen für zellulare Energiesysteme unter Nutzung künstlicher Intelligenz

Mit dem Fortschreiten der Energiewende wächst der Anteil erneuerbarer, dezentraler Erzeugung am deutschen Strommix. Gleichzeitig stellen steuerbare Lasten und Speicher (z.B. Elektromobilität) Optionen dar, um auf das fluktuierende Angebot zu reagieren. Die Kontrolle des Energiesystems gewinnt so zunehmend an Komplexität. Im Rahmen von 5GAIN werden mögliche Lösungsansätze entwickelt und erprobt, mit denen dieser wachsenden Herausforderung begegnet werden kann.

Das grundlegende Konzept von 5GAIN ist die Einteilung von Energiesystemen in Zellen, innerhalb derer ein dezentrales, weitgehend autonomes Last- und Einspeisemanagement durchgeführt wird. Das Entnahme- und Erzeugungsverhalten soll dabei mittels maschineller Lernverfahren optimiert werden und die Abrechnung des bezogenen Stroms zwischen den involvierten Einheiten durch sogenannte Smart Contracts erfolgen. Um diese Funktionen sicher zu gewährleisten, ist eine Vernetzung aller Erzeuger, Speicher und Verbraucher in der Energiezelle erforderlich. Die Anforderungen, die eine derart komplexe Aufgabe an die Kommunikations- und Informationstechnik stellt, können erst durch die Einführung des neuen Mobilfunkstandards 5G erfüllt werden.

Darüber hinaus kann 5G die Fernwartung verteilter Infrastrukturen ermöglichen und auch außerhalb des Energiesektors Mehrwerte erzielen. Daher wird im Projekt 5GAIN die Mitnutzung der Mobilfunkressourcen für andere Anwendungsfälle betrachtet. Die verfügbare Bandbreite wird dazu in sogenannte Network Slices unterteilt, welche in ihrem Volumen je nach Bedarf angepasst und verschiedenen Nutzern zugewiesen werden können.

Um die erarbeiteten Konzepte möglichst praxisnah validieren zu können, ist die Errichtung von Reallaboren auf dem Campus der Technischen Universität Dortmund sowie auf dem Dortmunder Stadtgebiet geplant. Dort sollen bestimmte Erzeuger und Verbraucher mit dem neuen Mobilfunkstandard vernetzt und so eine Energiezelle geschaffen werden. Die Stadt Dortmund verfolgt dabei im Wesentlichen das Ziel, Kompetenzen und Erfahrungen zur Nutzung der 5G-Technologie in den unterschiedlichen Einsatzgebieten einer Smart City zu erlangen. Darüber hinaus sollen die Potentiale der hier erprobten Konzepte und Technologien bewertet und in Stadtentwicklungskonzepte integriert werden.

Auf übergeordneter Ebene möchte die Stadt Dortmund mit dem Projekt einen Beitrag zur Energiewende und zur Digitalisierung des kommunalen Energiesystems und somit auch zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele leisten. Insgesamt ist das Vorhaben somit in die Smart City-Strategie der Stadt Dortmund eingebettet und wird durch den Geschäftsbereich Richtlinien der Stadtpolitik/CIIO betreut.

Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert und ist in seiner Laufzeit bis zum 31. Mai 2023 befristet.