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Warum wir für die Energiewende die Cloud brauchen

17. Mai 2021 - 6 Min. Lesezeit

In Zukunft kommt der Strom dezentral aus Millionen von kleinen Kraftwerken. Ihre Steuerung verursacht gewaltige Datenmengen. Wie die Cloud hilft, Netze zu stabilisieren und CO2-Emissionen zu verringern.

Die meisten Menschen verstehen unter dem Wort „Energiewende“ schlicht den Wechsel von der konventionellen Stromerzeugung zu erneuerbaren Energiequellen. Für die Netzbetreiber jedoch bedeutet sie einen technischen Kraftakt. Denn sie müssen ihre monolithischen Strukturen mit wenigen großen Kraftwerken in ein intelligentes Netzwerk umbauen, in dem es unzählige kleine Erzeuger und Stromspeicher zu überwachen und zu steuern gilt: Solaranlagen, Windgeneratoren, Geothermie, Biomasse und Blockheizkraftwerke. Künftig sollen sogar E-Auto-Batterien oder Aufzüge als Puffer hinzukommen. 

Thomas Walter, Energie-Experte beim IT-Dienstleister Atos
Thomas Walter, Energie-Experte beim IT-Dienstleister Atos

Der Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch wächst beständig: von rund sechs Prozent im Jahr 2000 auf rund 46 Prozent im Jahr 2020. An der Produktion beteiligt waren rund 1,7 Millionen Solaranlagen, 30.000 Windkraftanlagen und 10.000 Biogaskraftwerke. Je komplexer die Netzwerke werden, desto größer ihre Neigung, instabil zu werden. Um sowohl Unter- als auch Überversorgungen zu vermeiden, brauchen die Stromversorger Daten. Sie müssen wissen, welche Quellen in nächster Zeit wie viel Strom produziert und welcher Verbraucher aktuell für wie lange vom Netz kann. „Die Anzahl an Variablen ist exponentiell gestiegen”, sagt Thomas Walter, Energie-Experte beim IT-Dienstleister Atos. „Um Schwankungen dynamisch ausgleichen und die Flut an Verbrauchsdaten bewältigen zu können, brauchen die Energieversorger zwei Dinge: neue Methoden und eine ungleich höhere Rechenkapazität.“

100.000 Kleinkraftwerke, Millionen von Datensätzen

Der Gesetzgeber macht ebenfalls Druck. Mit der Regelung zur Beschleunigung des Netzausbaus soll ab spätestens Oktober die erforderliche Datengrundlage für das sogenannte Redispatching stehen. Mit diesem Begriff beschreibt die Bundesnetzagentur zum einen das kurzfristige Ändern der Einspeisung als auch das vom Netzbetreiber angeordnete Speichern von Energie zur Vermeidung von Engpässen, erklärt Thomas Walter. Die Verordnung „Redispatch 2.0“ sieht vor, dass alle Anlagen mit einer Leistung größer 100 kW entsprechende Informationen an den jeweiligen Anschlussnetzbetreiber übermitteln. In Summe sind das knapp 100.000 zusätzliche Stromquellen und damit auch 100.000 zu analysierende Datenquellen.

So viele neue Stromverbraucher vertikal zu koordinieren, kommt einer Mammutaufgabe gleich. Um die technischen Voraussetzungen für den nötigen Datenaustausch zwischen Netzbetreibern und Versorgungsunternehmen zu schaffen, errichtet Atos derzeit im Auftrag eines großen Energieversorgers eine IT-Plattform, erklärt Thomas Walter vom Digitalisierungspartner Atos. Bis zum Sommer soll die Informationsdrehscheibe auf Basis der Datenbanktechnologie SAP HANA aufgebaut sein.

Wie die Cloud hilft, CO2 zu reduzieren

Je mehr Daten, desto besser die Prognose und umso genauer die Steuerung. Deshalb sollen künftige Verbrauchsprognosen nicht nur Wetterdaten, Verkehrsdaten und globale Ereignisse wie Wahlen oder Fußballmeisterschaften berücksichtigen, sondern auch Millionen von Smart-Metern, die im 15-Minuten-Takt Verbrauchsdaten aus Haushalten und Betrieben liefern. So entstehen gigantische Datenmengen, die in Sekundenschnelle analysiert, verarbeitet und ausgetauscht werden müssen. 

Diese informationstechnische Herausforderung lasse sich letztlich nur mithilfe von Cloud-Technologien bewältigen, sagt Thomas Walter. Ohne eine genaue Bedarfseinschätzung könne man das engmaschige Erzeugernetz nicht ausreichend regeln oder spontan „abgeschaltete“ Produzenten entschädigen. Je mehr die Akteure wissen, desto wirtschaftlicher der Betrieb und desto mehr CO2-Emissionen lassen sich am Ende durch den Einsatz der erneuerbaren Energiequellen einsparen.

In Zukunft sollen auch Sensordaten aus den Bereichen Smart Home, Smart City und Elektromobilität in die Berechnungen einfließen, darunter Bewegungsdaten von Kameras oder der Ladezustand des E-Autos in der heimischen Garage. Zur endgültigen Datenexplosion kommt es für die Versorger spätestens mit Redispatch 3.0, für das jede noch so kleine Stromquelle zu berücksichtigen ist: jeder einzelne Kühlschrank, jedes einzelne Solardach auf dem Pkw. Die neuen Plattformen in der Cloud müssen schon heute auf die nächste Stufe vorbereitet sein, sagt Atos-Experte Walter. Darüber hinaus müssten sie aber von Anfang an das Thema Sicherheit adressieren, um die kritische Infrastruktur gegen Hackerangriffe zu schützen. Weil jeder neue Datenpunkt die Angreifbarkeit erhöhe, habe Atos spezielle Methoden zur Absicherung der Informations- und Betriebstechnik (IT und OT, kurz für Information und Operational Technology) entwickelt.

Informationstechnisch unabhängig

Passend zur autarken Stromversorgung möchte die EU auch die dafür verwendeten Cloud-Plattformen möglichst unabhängig aufstellen und datenschutzrechtlich abgesichert wissen. Beim Aufbau eines zugleich geschützten und skalierbaren Datenraumes für die nächste Redispatching-Stufe könnte GAIA-X eine wichtige Rolle spielen. Das EU-konforme Regelwerk und Ökosystem für mehr Datensouveränität wird aktuell von einem Konsortium aus mehreren europäischen Anbietern entwickelt. Bis zur endgültigen Verfügbarkeit GAIA-X-konformer Dienste empfiehlt Mitbegründer Atos den Energieversorgern, auf Hybridstrukturen zu setzen. Mit diesem Mix können kritische Applikationen sicher und geschlossen im eigenen Rechenzentrum laufen, während Analyse- und Verarbeitungsaufgaben bedarfsgerecht als gut skalierbare Cloud-Dienste hinzugekauft werden.

Bleibt die Frage, wer am Ende die vielen tausend bis hunderttausend Stromquellen steuern soll. Auch dazu hat Thomas Walter eine klare Empfehlung: Er votiert für die Verteilnetzbetreiber, denn diese hielten den Schlüssel für eine intelligente Energieversorgung in der Hand. „Je besser die Prognosen ausfallen, je genauer die einzelnen Erzeuger gesteuert und neue Speicher, zum Beispiel aus der Elektromobilität, eingebunden werden, desto unabhängiger die Stromversorgung“, so der Atos-Experte. Das technische Fundament hierfür steht jedenfalls bald.

Atos ist ein weltweit führender Anbieter für die digitale Transformation mit über 110.000 Mitarbeitern in 73 Ländern und einem Jahresumsatz von mehr als 12 Milliarden Euro. Als europäischer Marktführer für Cloud, Cybersecurity und High Performance Computing bietet die Atos Gruppe ganzheitliche Lösungen für Orchestrated Hybrid Cloud, Big Data, Business-Anwendungen und Digital Workplace. Der Konzern ist der weltweite Informationstechnologie-Partner der Olympischen und Paralympischen Spiele und firmiert unter den Marken Atos, Atos|Syntel und Unify. Atos ist eine SE (Societas Europaea) und an der Pariser Börse als eine der 40 führenden französischen Aktiengesellschaften (CAC40) notiert. Das Ziel von Atos ist es, die Zukunft der Informationstechnologie mitzugestalten. Atos Fachwissen und Services fördern Wissensentwicklung, Bildung sowie Forschung in einer multikulturellen Welt und tragen zu wissenschaftlicher und technologischer Exzellenz bei. Weltweit ermöglicht die Atos Gruppe ihren Kunden und Mitarbeitern sowie der Gesellschaft insgesamt, in einem sicheren Informationsraum nachhaltig zu leben, zu arbeiten und sich zu entwickeln.