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Das LivingLab dient als Schaukasten für die modernen Informations- und Kommunikationstechnologien der Energiewende und wird im Rahmen des Projekts TrafoKommunE aufgebaut. Die stetige Erweiterung ermöglicht die Entstehung einer Plattform für Forschungsvorhaben, in der die Kopplung der Sektoren Strom, Gas und Wärme demonstriert und untersucht werden.
Das LivingLab am GWI; © GWI
Die digitale Infrastruktur des GWI
Das LivingLab ist eine stetig wachsende digitale Infrastruktur am GWI zur Demonstration der Potenziale einer modernen Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) als Teil der Energiewende. Auf dem Institutscampus können dadurch neben dem Wohnsektor (repräsentiert durch das Demonstrationshaus) und unterschiedlichen Gewerbearten (dargestellt in Versuchshallen) auch teilweise die Bedarfe von bestimmten gasintensiven Industrien demonstriert werden. Das GWI kann dabei als Referenz für Einzellösungen dienen aber auch als Gesamtkonzept, wobei die Sektoren Haushalt, GHD und Industrie abgebildet werden.
Grundlage für die Effizienzsteigerungen durch IKT ist ein Monitoring System zum Erfassen der Energieströme. Das LivingLab erfasst die Energie- und Stoffströme (Strom, Gas, Wasser und Wärme) am GWI durch moderne Sensorik und gibt diese mittels Industrie bzw. IoT Protokollen (Modbus TCP/IP, MQTT, LoRaWAN, etc.) an die Datenbankinfrastruktur (PostgreSQL/TimescaleDB) weiter. Die Daten-Pipelines basieren auf Tools des Data Engineerings (Apache Kafka Streaming und Apache Airflow). Die Daten werden in Dashboards (Grafana und plotly-dash) visualisiert und stehen den F&E Projekten am GWI zur Verfügung.
Auf Basis des Monitoring können Verbraucher, Erzeuger und Speicher bedarfsgerecht gesteuert werden, um Energie einzusparen sowie höhere Anteile erneuerbarer Energien einzusetzen und damit Kosten und Ressourcen sparen.
Neben den vor Ort erhobenen Daten können externe Quellen, insbesondere Wetter- und Umweltdaten, integriert werden. Die daraus mögliche Implementierung einfacher Forecast Modelle in Verbindung mit den erhobenen Bedarfen und der zu erwartenden Erzeugung aus den institutseigenen EE-Anlagen erlaubt in Zukunft ein optimiertes Energiemanagement, indem beispielsweise geringe Betriebskosten oder geringe Emissionen der bezogenen Energie als Optimierungsgröße wählbar sind.
Die bidirektionale Kommunikationsinfrastruktur des LivingLabs besteht aus insgesamt 14 smarten LED-Straßenbeleuchtungs-systemen, die zusätzlich zur reinen Kommunikations-infrastruktur mittels unterschiedlichster Funkstandards (Wifi, 5G, LTE, etc.) einen Zugang zu Public Services und weiteren Anwendungen wie z. B. dem Lichtmanagement ermöglichen.
