Grid Control Labor Eine realitätsnahe Umgebung für digitale Zwillinge von komplexen und weit verteilteten Energiesystemen
Die Energiewende steht vor großen Herausforderungen: Die Integration erneuerbarer Energien, die Effizienzsteigerung von Energiesystemen und die Sicherstellung einer zuverlässigen Energieversorgung sind nur einige davon. Das Grid Control Lab ermöglicht die Erforschung von Lösung dieser komplexen Probleme, indem es einen einzigartigen Raum für innovative Forschung und Entwicklung bietet.
Forschung als Schlüssel zur Energiewende
Die dringende Notwendigkeit, die Herausforderungen der Energiewende anzugehen, erfordert eine intensive Forschungstätigkeit. Das Grid Control Lab ist der Ort, an dem Wissenschaftler und Experten der Energiebranche zusammenkommen, um gemeinsam an zukunftsweisenden Lösungen zu arbeiten. Hier können Digitale Zwillinge von Energiesystemen getestet, analysiert und validiert werden, um ein besseres Verständnis für ihre Funktionsweise zu erlangen und innovative Technologien realitätsnah zu untersuchen. Dazu bietet das Grid Control Labor auch Kopplungsmöglichkeiten mit anderen Laboren, wie dem Automatisierungslabor des OFFIS für Hardware-in-the-Loop-Simulationen.
Herausforderungen verstehen, Lösungen entwickeln
Die Komplexität der Energiesysteme erfordert eine gründliche Analyse und Simulation, um effektive Lösungen zu entwickeln. Im Grid Control Lab können realistische Szenarien erstellt werden, um die Auswirkungen verschiedener Faktoren auf das Energiesystem zu untersuchen. Von der Integration erneuerbarer Energien bis zur Optimierung von Netzbetrieb und -steuerung – hier werden die Herausforderungen der Energiewende identifiziert und angegangen. Beispielsweise ist die immer weiter fortschreitende Digitalisierung des Stromnetzes Chance und Herausforderung zugleich. Da immer mehr Sensoren und Aktuatoren verbaut werden, müssen Grid-Control-Systeme und ihre Operateure mit dieser Informationsflut adäquat umgehen. Dazu müssen moderne Softwaresysteme nicht nur auf Legacy-Datenquellen zugreifen, sondern auch auf eine Vielzahl neuer Datenquellen. Auch der Einfluss von Gefahren der Informationssysteme wird im Grid Control Lab mit untersucht.
Innovationen testen und evaluieren
Im Grid Control Lab ist es nicht nur unsere Aufgabe, die Herausforderungen der Energiewende zu verstehen, sondern auch entwickelte Lösungen, insbesondere digitale Zwillinge in einer realitätsnahen Umgebung zu testen und evaluieren.
Dieses wird ermöglicht durch die Anbindung und Verbindung weiterer Labore des OFFIS wie zum Beispiel das Automatisierungs- oder Agentenlabor um Cosimulationen der abgebildeten Systeme mit Harware-in-the-Loop oder auch Agenten-in-the-Loop auszuführen. Durch gezielte Visualisierungen und Interaktion mit dem Digitalen Zwilling ist die menschliche Komponente immer ein Teil des Labors.
Das Grid Control Lab ist mehr als nur ein Labor – es ist eine Umgebung, in der digitale Zwillinge ausgeführt werden und ihr Verhalten in verschiedenen Szenarien getestet und überwacht wird. Dabei spielt es keine Rolle ob es Zwillinge von Energie-, Produktions- oder anderen Systemen sind. Durch Nutzung von Containerisierung und Orchestrierung sowie modernen Methoden aus dem Bereich der DevOps kann jeder Zwilling im Labor instanziiert werden.
Innovationsziele
Die Gruppe ROC fokussiert dabei – ohne darauf limitiert zu sein – die folgenden Innovationsziele:
- den Aufbau einer Demonstrations- und Validierungsplattform für Forschungs- und Entwicklungsprojekte,
- das Etablieren eines einfachen toolgestützten Deployments digitaler Zwillinge, und
- das Ermöglichen von Human-in-the-loop-Forschung.
Personen
- Dr. Michael Brand (Kontaktperson)
- Nils Huxoll
Personen 
N
B
Dr. rer. nat. Michael Brand
E-Mail: Michael.Brand(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-144, Raum: E84a
W
H
L
Projekte
O
OpenEnergyTwin
Laufzeit: 2024 - 2026
T
Publikationen
2025
Resilience Monitoring for the Digitalisation of the Energy Transition (ReMoDigital)
Bert Droste-Franke and Gabriele Fohr and Davy van Doren and Markus Voge and Moritz Bergfeld and Urte Brand-Daniels and Karen Derendorf and Marc Dziakowski and Hans Christian Gils and Ghinwa Harb and Gandhi Pragada and Tudor Mocanu and Sophie Nägele and Henrik Netz and Martin Plener and Angelika Schulz and Henning Wigger and Madhura Yeligeti and Michael Brand and Batoul Hage Hassan and Anand Narayan and Sigrid Prehofer; January / 2025
2024
Applying Trust for Operational States of ICT-Enabled Power Grid Services
Michael Brand, Anand Narayan, Sebastian Lehnhoff; April / 2024
Modelling the propagation of properties across services in cyber-physical energy systems
Anand Narayan, Michael Brand, Nils Huxoll, Batoul Hage Hassan, Sebastian Lehnhoff ; March / 2024
Poster Abstract: A Digital Twin Platform Applied to Hydrogen Electrolyzers
AMIT KUMAR SINGH, JELKE WIBBEKE, AMIN RAEISZADEH, NILS HUXOLL, MICHAEL BRAND; DACH+ Conference on Energy Informatics 2024; October / 2024
Resilience Quantification of Interdependent Power and ICT Systems using Operational State Classification
Anand Narayan; July / 2024
2023
ASSESS – Anomaliesensitive State Estimation mit Streaming Systemen in Smart Grids
Michael Brand; December / 2023
Assess: anomaly sensitive state estimation with streaming systems
Brand, Michael and Engel, Dominik and Lehnhoff, Sebastian; Energy Informatics; 2023
Demo Abstract: IT Platform for Provision of Ancillary Services from Distributed Energy Resources
Payam Teimourzadeh Baboli, Amin Raeiszadeh, Michael Brand, and Sebastian Lehnhoff; DACH+ Conference on Energy Informatics, Vienna, Austria; 2023
Impact of ICT Latency, Data Loss and Data Corruption on Active Distribution Network Control
Klaes, Marcel and Zwartscholten, Jannik and Narayan, Anand and Lehnhoff, Sebastian and Rehtanz, Christian; IEEE Access; 2023
Poster Abstract: Algorithms for Condition Monitoring of Complex Power Electronic Systems in Photovoltaics
Loeffler, Dominik; Abstracts of the 12th DACH+ Conference on Energy Informatics 2023; October / 2023
