Vertrauenswürdige Digitalisierung sicherheitskritischer Energiesysteme
Der Aufbau eines nachhaltigen Energiesystems ist ohne Digitalisierung nicht umsetzbar. Digitalisierung hat großes Potenzial für die Realisierung einer kosten- und energieeffizienten sowie versorgungssicheren Energieversorgung und damit für einen kritischen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele. Viele relevante Technologien und Ansätze sind allerdings für die Energiedomäne noch weitestgehend neu und ungetestet, was sowohl in technischen Herausforderungen wie zum Beispiel Zuverlässigkeit, Beobachtbarkeit, Verfügbarkeit und Erklärbarkeit als auch in sozialen Herausforderungen wie die stärkere Integration dezentraler Akteure, ein funktionierendes Zusammenspiel sowie in Bezug auf ihre Interaktion mit Technologien resultiert.
Die Plattform Vertrauenwürdige Digitalisierung sicherheitskritischer Energiesysteme wurde beantragt durch die Technische Universität Braunschweig, die Technische Universität Clausthal, die Leibniz Universität Hannover, die Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt - Institut für Vernetzte Energiesysteme, dem OFFIS - Institut für Informatik e.V. und dem Soziologischen Forschungsinstitut Göttingen (SOFI) e. V. an der Georg-August-Universität Göttingen.
Sprecherstandort ist die Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. Das Sprecher:innenteam besteht aus Prof. Dr.-Ing. Astrid Nieße und Prof. Dr. Sebastian Lehnhoff (beide Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, OFFIS e.V.). Koordinator ist Dr.-Ing. Sven Rosinger (Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, OFFIS e.V.)
Ziele, Methoden und Innovationsbereiche
Motivation und Forschungsansatz
Der Aufbau eines nachhaltigen Energiesystems ist ohne Digitalisierung nicht umsetzbar. Digitalisierung hat großes Potenzial für die Realisierung einer kosten- und energieeffizienten sowie versorgungssicheren Energieversorgung und damit für einen kritischen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele. Viele relevante Technologien und Ansätze sind allerdings für die Energiedomäne noch weitestgehend neu und ungetestet, was sowohl in technischen Herausforderungen wie zum Beispiel Zuverlässigkeit, Beobachtbarkeit, Verfügbarkeit und Erklärbarkeit als auch in sozialen Herausforderungen wie die stärkere Integration dezentraler Akteure, ein funktionierendes Zusammenspiel sowie in Bezug auf ihre Interaktion mit Technologien resultiert.
Das Vorhaben führt die verschiedenen Perspektiven auf technisches und soziales Vertrauen in einem Konzept zusammen. Umgesetzt und erforscht wird dieses Trust-Modell in zwei sich ergänzenden Realisierungsvarianten von Energiemanagementsystemen: Zum einen für den technischen Durchstich eines integrierten Quartiersenergiesystems, das in einem Reallabor erprobt wird, und zum anderen für die prototypische Umsetzung eines vertrauenswürdigen, selbstorganisierenden Energiemanagementsystems, das in einer Softwaresimulation sowie in Laborumgebung evaluiert wird.
Innovationsbereiche
Name | Forschungsfragen |
I. Integriertes Trust Modell | Entwicklung eines ganzheitlichen Verständnisses von Vertrauen, insb. in Quartiersenergiesysteme sowie deren Integration in einem gemeinsamen Modell. |
II. Soziologisch reflektierte Quartiersenergiemanagementsysteme | Entwicklung perspektivenspezifischer Energiemanagementsystem-Plattformen als soziologisch reflektierte Technologieentwicklung. |
III. Vertrauenswürdige Selbstorganisation | Modellierung individual-psychologischer Präferenzen, deren Abbildung in technische Agenten sowie Absicherung garantierter Systemantworten über das Konzept der kontrollierten Selbstorganisation. |
IV. Technische Gelingensbedingungen und Umsetzung | Modellierung von Prozessen und Aufgaben auf unterschiedlichen Ebenen und für unterschiedliche Perspektiven eines Quartiersenergiesystems, die für die Quantifizierung von Trust-Facetten aus technischen Aspekten relevant sind. |
V. Nicht-Technische Gelingensbedingungen und Umsetzung | Analyse nicht-technischer Gelingensbedingungen sowie einer konkrete, erfolgreiche Umsetzung einer „Energie-, Wärme- und Mobilitätswende von unten“ aus soziologischer, betriebswirtschaftlicher und rechtlicher Perspektive. |
Innovationsbereich I - Integriertes Trust Modell
Sowohl im technischen als auch im sozialwissenschaftlichen Bereich gibt es Definitionen und Modelle für Vertrauen. Diese müssen in einen integriertes, multiperspektivisches Vertrauensmodell überführt werden.
Innovationsbereich II - Soziologisch reflektierte Quartiersenergiemanagementsysteme
Die Entwicklung von Energiemanagementsystemen findet gegenwärtig in der Regel ohne eine Betrachtung der Wechselwirkung zwischen technologischen Systemen und sozialen Dynamiken statt. Ziel ist die Entwicklung einer Energiemanagement (EMS)-Plattform auf Basis einer gemeinsamen Trust-Modellinstanz.
Innovationsbereich III - Vertrauenswürdige Selbstorganisation
Individual-psychologische und soziale Werte müssen einbezogen werde, um Transparenz und Vertrauen in das zuverlässige Funktionieren eines Agentensystems, das Teile einer kritischen Infrastruktur überwacht und steuert, zu schaffen, um eine vertrauenswürdige Digitalisierung relevanter Prozesse in Verteilnetzen zu realisieren.
Innovationsbereich IV - Technische Gelingensbedingungen und Umsetzung
Der Betrieb zukünftiger Stromverteilnetze wird von einer Vielzahl von EE-Anlagen und regelbaren Verbrauchern (z. B. E-Autos) sowie der Digitalisierung bestimmt. Netzteilnehmende können aktiv an der Energiewirtschaft teilnehmen. Neue Nutzungs- und Regelungskonzepte können Systemeffizienzen heben und Wirtschaftlichkeit ermöglichen.
Innovationsbereich V - Nicht-Technische Gelingensbedingungen und Umsetzung
Wie gelingt es, Quartiersenergiesysteme so zu gestalten, dass eine langfristige, vertrauensvolle Kooperation und soziale Gemeinschaft erfolgreich entsteht? Nicht-technische Gelingensbedingungen müssen von Anfang an kontinuierlich bei der Entwicklung eines multiperspektivischen und integrierten Trust-Gesamtmodells für Energiemanagement-Systeme analysiert und mit der Erforschung der technischen Gelingensbedingungen eng verzahnt werden.