Einsatzgebiete und Relevanz von Mobilfunkanwendungen in der Energiewirtschaft

Unsere Gesellschaft und Wirtschaft sind abhängig von einer ständigen und zuverlässigen Energieversorgung. Diese ist somit eine kritische Anwendung, die eine sichere Kommunikation benötigt. In den letzten Jahrzehnten hat der Mobilfunk nicht nur im privaten Bereich, sondern auch in der Industrie stark an Bedeutung gewonnen. Mobilfunkanwendungen ermöglichen Datenerfassung, Digitalisierung, und Automatisierung von Prozessen. Hiervon profitiert auch die Energiebranche.  

Der Mobilfunk ermöglicht die Digitalisierung, auch von Stromnetzen, und treibt somit die Energiewende maßgeblich voran. In Maschinennetzen im industriellen Internet der Dinge können Geräte eigenständig, ohne manuelle Eingriffe kommunizieren. Diese M2M Kommunikation ermöglicht eine Verbindung verschiedenster Elemente eines Stromnetzes. Eine automatische Überwachung und Steuerung selbiger ist somit auf Basis des Mobilfunks möglich. 

Der Einsatz solcher intelligenten Technologien, genannt Smart Energy, erlaubt eine Optimierung der Wertschöpfungskette in der Energiewirtschaft. Insbesondere die Bereiche Smart Metering und Smart Grids haben ein großes Wachstumspotenzial. 

Im Folgenden erläutern wir die Entwicklungschancen der Energiebranche, die mit der Verbreitung des neuen Mobilfunkstandards 5G einhergehen, sowie drei genauere Anwendungsbeispiele von Mobilfunktechnik in der Energiewirtschaft. 

Welche Veränderungen in der Energiebranche werden durch den neuen Mobilfunkstandard 5G ermöglicht? 

Eine erfolgreiche Energiewende in Deutschland erfordert die Integration vieler kleiner und dezentraler Anlagen in die bestehende Energieinfrastruktur. Eine solche Versorgungsstruktur benötigt eine große Flexibilität. Der Ausbau des 5G-Netzes soll dies gewährleisten, indem er eine bedarfsgerechte Speicherung und Verteilung der Energie ermöglicht.  

Insbesondere bei erneuerbaren Energien muss zur optimalen Nutzung ein Lastausgleich für die schwankende Versorgung gewährleistet werden. Dies könnte durch die Vernetzung einer nahezu unbegrenzten Anzahl von Geräten über das Internet der Dinge geschehen, welche der neue Mobilfunkstandard ermöglicht (Massive Machine-Type Communication). Damit könnte 5G die Verbindung von Anlagen und Geräten über Kabel, und die damit einhergehenden starren Informationsflüsse, ersetzen. So könnte eine flexible und offene Kommunikationsstruktur entstehen. 

All diese Anwendungen und das Potenzial des neuen Mobilfunkstandards für die Energiebranche werden aktuell auch von dem Projekt “National 5G Energy Hub”, bestehend aus Telekom, Ericsson, TU Dresden und RWTH Aachen, erforscht. 

Anwendungsbeispiel: Smart Metering

Ein zurzeit sehr stark wachsendes Anwendungsgebiet des Mobilfunks ist das intelligente Messwesen, auch Smart Metering genannt. Hierbei werden intelligente Stromzähler, die Smart Meter, über das Mobilfunknetz mit dem Internet der Dinge verbunden. Verbrauchsdaten können dann automatisch und regelmäßig an den Energieanbieter übermittelt werden. Ein manuelles Ablesen ist somit nicht mehr nötig. Versorger können dadurch Ressourcen sparen, und auch den Kunden wird die aufwendige Terminabsprache und der Ablesebesuch erspart.  

Auch die Regierung erkennt das Potenzial des intelligenten Messwesens: Das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende von 2016 sieht den Smart Meter Rollout, also einen verpflichtenden Einbau von intelligenten Messystemen unter gewissen Voraussetzungen, vor. Übrigens: Beim Einbau von solchen Messgeräten und -Systemen können wir Sie mit unseren Netztestern unterstützen und so Signalabbrüche und teure Zweitbesuche vermeiden.

Anwendungsbeispiel: Smart Mobility

Auch bei der Weiterentwicklung des Verkehrssystems könnte Mobilfunk eine große Rolle spielen und als Wegbereiter für Smart Mobility fungieren. Insbesondere der neue Mobilfunkstandard 5G könnte maßgeblich dabei helfen, die Energieeffizienz in der Mobilität zu steigern. Hier spielen insbesondere die kurzen Latenzzeiten eine Rolle, die beispielsweise einen Austausch von Echtzeitinformationen zur aktuellen Verkehrslage, eine Kontrolle der relevanten Infrastruktur, und damit auch eine intelligente Routenplanung und –Optimierung ermöglichen. Letztendlich könnte 5G so dabei helfen, den Energieverbrauch im Straßenverkehr zu minimieren und somit auch die entstehenden Emissionen reduzieren.  

Auch beim Ladeprozess von Elektrofahrzeugen kann Mobilfunk zum Einsatz kommen. Intelligente Ladestationen sind über das Funknetz mit dem Internet verbunden werden. Daten zu Ladevorgängen können so beispielsweise digital erfasst, an eine Handy-App übermittelt, und jederzeit eingesehen werden. Weitere Möglichkeiten bestehen darin, die eigene Ladestation mittels eines intelligenten Identifikationsvorgangs vor Fremdnutzung zu schützen, oder öffentliche Stationen mit automatischen Bezahlvorgängen auszustatten. 

Anwendungsbeispiel: Smart Grids

Der Begriff Smart Grid bezeichnet ein intelligentes Stromnetz, welches (erneuerbare) Energie je nach Bedarf individuell an Verbraucher verteilen, und genau dort zur Verfügung stellen kann, wo sie gerade benötigt wird. Dies ermöglicht die Umsetzung einer klimafreundlichen und gleichzeitig effizienten, sicheren, und flexiblen Energieversorgung, sowohl der Industrie, als auch von Privatverbrauchern. 

Wie auch die vorherigen Anwendungen, basieren Smart Grids auf der Technologie des Internets der Dinge. Es findet also eine Kommunikation mit Hilfe von Mobilfunktechnik statt. Verbunden werden in einem intelligenten Stromnetz verschiedenste Energiequellen, Verbrauchsorte, Speicheranlagen, und sämtliche anderen Aspekte des Energiemanagements. Die Photovoltaikanlage auf einem Privathaus beispielsweise kann genauso Teil einer Smart Grid sein, wie ein großer Offshore-Windpark in der Nordsee. 

Ein wichtiger Bestandteil von intelligenten Stromnetzen ist außerdem das oben erwähnte intelligente Messwesen. Smart Meter können den genauen Stromverbrauch ermitteln und die Entwicklung von Stromverbrauch und –Kosten überwachen. Sie sind somit die Grundlage eines flexiblen Versorgungssystems.  

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