Basics For The Future Electric Power Systems – Some Thoughts

Smart Grids, Energiewende, renewable energy, ... Digitalisierung (digitization) der Energiewende, ... are buzzwords for some years. What is really needed for the future electric power systems?

Against the background of the ongoing discussions by engineers, lawyers, politicians, other people ... with a degree in the social or natural sciences, graduate engineers, medical doctors, lawyers, and graduates of business studies and economics, it may be helpful to look at the real needs that are related to the physics ...

I have written a one page document:

Basics for the future electric power systems – some thoughts 

It starts (de and en):

"Das zentraleuropäische Verbundnetz UCTE ist eine der größten Maschinen (oder gar bezüglich der Leistungsfähigkeit der Energiebereitstellung weltweit die größte Maschine) auf unserem Planeten. Bezüglich der Ausdehnung wird dieses elektrische Netz nur von dem inzwischen weltweit ausgedehnten Kommunikationsnetz übertroffen. Alle diese technischen Netze folgen dabei strikt physikalischen Gesetzen – egal, von wem sie und zu was sie genutzt werden oder auch welche Ideen am Markt gerade en vogue sind..."

"The central European interconnected network UCTE is one of the largest machines (or even the world's largest machine in terms of the performance of energy supply) on our planet. In terms of expansion, this electrical network is only surpassed by the communications network that has now expanded worldwide. All these technical networks strictly follow physical laws - regardless of who uses them and for what they are used or which ideas are currently in vogue on the market..."

Click HERE to download the above mentioned document [pdf, 108 KB de/en]

VHPready - Offener Industriestandard auf dem Vormarsch

Die Versorgungssicherheit in der Energiewende soll durch innovative Applikationen wie Lastmanagement und virtuelle Kraftwerke gewährleistet werden. Ihre Aufgabe ist es, die natürlichen Schwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen. Der offene Industriestandard VHPready fördert dabei auch die Einbindung industrieller Anlagen und Lasten in die Leitwarte und die notwendige Kommunikation (Profibus, ProfiNet, Ethernet/IP, Modbus, ...). Für den Informationsaustausch werden die beiden Lösungen angeboten: IEC 60870-5-104 (klassische Fernwirktechnik) und IEC 61850-7-420 (moderne Informationsmodelle und Austauschmechanismen).
Im SPS-Magazin finden Sie einen aktuellen Artikel von HMS.
HIER klicken, um den Artikel zu lesen.

Eine kostenlose Evaluierungssoftware unter Windows ist verfügbar (C#-Anwendung unter Verwendung des SystemCorp IEC 61850 Stack/API; Server und Client; C#-Anwendung mit Sourcecode).
HIER klicken, um zum Download zu gelangen.

Client-Anwendung (links) und Server-Anwendung (rechts) unter Localhost (auch mittels SCL-File konfigurierbar für PC-PC-Kommunikation mit Nachrichten auf TCP/IP):



Die HMS-Gateways unterstützen sowohl Server- als auch Client-Rollen (für IEC 60870-5-104 als auch für IEC 61850.

Government R&D Funding for German "Energiewende": 400 Million Euro until 2025

The German government has decided recently to fund four (4) huge R&D Energiewende-Projects!
The government published a news report describing the objectives of the Kopernikus projects.
More than 1000 organizations came up with 41 project proposals - four (4) proposals have been awarded to get the funding!

1. Neue Netzstrukturen (new network structures) - Project name: ENSURE.
   Leading organization: KIT (Karlsruher Institut für Technologie)
   Other main organizations: RWTH Aachen, E.ON, Tennet, Siemens and ABB
   Number of partners: 21
2. Speicherung von Überschussstrom (power storage) - Project name: Power-to-X
   Leading organization: RWTH Aachen
   Other main organization: Forschungszentrum Jülich und die DECHEMA
   Number of partners:62
3. Industrieprozesse (industrial processes): - Project name: SynErgie
   Leading organization: Technischen Universität Darmstadt
   Other main organizations: Universität Stuttgart
   Number of partners: 83
4. Systemintegration (system integration) - Project name: ENavi
   Leading organization: Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) Potsdam
   Other main organizations:
   Number of partners: 64

The projects are organized into three (3) phases and run until 2025.
Funding for the first phase (2016-2018) = 120 Million Euro.
Funding for the phase 2 and 3 (2019-2015) = 280 Million Euro.

Click HERE for the government press release [de].
Click HERE for the Kopernikus projects [de].

IEC 61850 for CLS -- Seems to be the natural solution as discussed in Germany

Controllable Local Systems (CLS) is understood by many experts as a useful tool to communicate with loads and generators. The roll-out of smart meters seems to be blocked (at least in Germany to some extent) by the missing decision: Which information and information exchange standard should be used?
The latest issue of the famous VDI-Nachrichten reported last week Friday that there is an immediate need to come to a decision in Germany. Professor Hilscher (Hochschule Ulm) is suggesting to apply IEC 61850.
Click HERE for the report (Digitale Energiewende braucht Standards) [de].

Smart Meter Rollout UND intelligentes Einspeisemanagement

"Der vorliegende Entwurf eines Gesetzes zur Digitalisierung der Energiewende greift nach
Expertenmeinung zu kurz. Bevor ein Smart Meter Rollout gestartet wird, muss ein
einheitlicher Schnittstellenstandard festgelegt werden, um beispielsweise flächendeckend
Wechselrichter und Speicher ansteuern und vernetzen zu können.

So lautet das Fazit des 23. Fachgesprächs der Clearingstelle EEG zu „Technische Einrichtungen
zur Einspeiseregelung – Einspeisemanagement und Direktvermarktung“ am 8. März in Berlin.
Branchenvertreter und Experten wiesen darauf hin, dass das Gesetz zur Digitalisierung der
Energiewende, das derzeit im parlamentarischen Verfahren ist, deutlich zu kurz greift. „Es darf
nicht nur darum gehen die Zähler auszuwechseln, was wir brauchen ist eine echte Digitalisierung mit Standards, die ein intelligentes Einspeisemanagement erlauben“, unterstrich Professor Gerd Heilscher von der Hochschule Ulm. ...
Als positives Beispiel verwies Heilscher auf die USA, wo seit kurzem nur noch PV-Wechselrichter mit dem Kommunikationsstandard Sunspec in öffentliche Gebäude eingebaut werden dürfen.
Entsprechend müsse auch hierzulande ein einheitliches Übertragungsprotokoll beispielsweise auf Basis des IEC 61850 eingeführt werden."

Click HIER für den kompletten Beitrag.

The Energy Lab 2.0 in Karlsruhe (Germany)

Karlsruhe (Germany, the hometown of Karlheinz Schwarz) is known (among others) for supporting the German Energiewende: The KIT and NettedAutomation GmbH

NettedAutomation is deeply involved in the dissemination of IEC 61850 all over the world. Now I see big investments in Energy related R&D projects in Germany. One of the most crucial activities is the new “Energy Lab 2.0” in Karlsruhe.

Energy Lab 2.0 – The Smart Energiewende Platform
New Research Facility Links Producers with Storage Systems and Consumers –
Investment Totaling EUR 22 Million

“ … The project is embedded in the overall energy strategy of the Helmholtz Association. For the Energy Lab 2.0, the partners plan to build a simulation and control center and a network of energy technology facilities on KIT Campus North, an electrolysis test center at Forschungszentrum Jülich, and a facility for testing power-to-heat concepts at the German Aerospace Center, Stuttgart, by 2018.
The energy platform will link characteristic components for power, heat, and synthesis gas production with various energy storage technologies and consumers. For this purpose, large facilities existing at KIT will be integrated into the Energy Lab 2.0: The solar power storage park, the bioliq pilot facility, and selected energy consumers on KIT Campus North. Electrical, electrochemical, and chemical storage systems as well as a load- and fuel-flexible gas turbine with
current generator will be newly constructed and are planned to complement the network. A simulation and control center at KIT will integrate all network components of KIT and the partners in a smart energy system using information and communication technologies.
This infrastructure facility is the first of its type in Europe. …”

More to come. Stay tuned.

Click HERE for a more comprehensive description [pdf].

The German Energiewende Needs Communication – Government Pushes for Metering Infrastructure

The German government has published a draft that comprises several proposals for new (to be modified existing) laws:

Digitalisierung Energiewende: BMWi eröffnet Konsultation zu intelligenten Messsystemen

Click HERE for the current draft and related information.

The draft talks a lot about remote monitoring and control. E.g., “Zur Gewährleistung der Fernsteuerbarkeit von Anlagen im Sinne des Absatz 1 Nummer 1 Buchstabe b) ist es insbesondere erforderlich, dass neben der Abrufung der Ist-Einspeisung gemäß Absatz 1 Nummer 1 Buchstabe c) auch eine ferngesteuerte Reduzierung der Einspeiseleistung der Anlage über das intelligente Messsystem erfolgen kann …”

Video About the German Energiewende

A 11 minute film about Germany’s Renewable Energy Revolution, the so called Energiewende (energy transition) has been published recently.
Voices from science, industry, and politics outline the achievements made so far, next steps, and the opportunities the energy transition offers.

Click HERE to watch the video.

Even the video does not mention IEC 61850 – it is clear that the standard series plays a major role in the future energy delivery in Germany, in Europe and all over!

After the announcement of the White House to spent many Billions of US$ on clean energy, I would not wonder if the German and other governments follow and spent also a lot of Euros and other currencies in the near future.

Hope we have enough well educated engineers to work with the money. If you need good education in the automation of power delivery systems: Here you can get some.

DIN und DKE: Brücken bauen zwischen Forschung und Normung

DIN und DKE führen am 26. Mai 2014 in Berlin einen “Workshop für Forscher und Multiplikatoren zur Relevanz von Normung und Standardisierung für den Forschungstransfer” durch.

“Der Workshop wird das Thema aus verschiedenen Perspektiven beleuchten und die Möglichkeiten der Zusammenarbeit zwischen Forschung, Normung und Standardisierung präsentieren. Projekte aus den Bereichen Risikomanagement, Logistik, Energiewende und Smart Grid werden über ihre Anwendung von Normung und Standardisierung als Verwertungsinstrument berichten.”

Hier für mehr Informationen klicken.

Aus Sicht der Normenreihen IEC 60870-5-104, IEC 61968, IEC 61970, IEC 61850 und IEC 61400-25 kann auch die Forschung als Verwertungsinstrument für Normen eingesetzt werden. Für verfügbare und – vor allem – international anerkannte Normen sollte die Forschung die Ergebnisse verwerten und für Anwendungen einsetzen, die helfen, die Energiewende und Smart(er) Grids voranzubringen.

Doppel- und Dreifachnormung durch die Forschung ist kaum zielführend!

VDE and DKE have published Compendium on Energiewende 180° in English

“The DKE has taken an active role in shaping the turnaround in energy policy. Standards open new markets and enable innovation. With the Energiewende 180° initiative, we offer companies and institutions a forum for their various innovations which focus on the energy transition.”

The DKE (German Commission for Electrical, Electronic & Information Technologies of DIN and VDE) is a modern, non-profit service organization for the secure and efficient production, distribution and use of electricity. By extension, it serves to benefit the general public. It is the competence centre for electro technical standardization in Germany.

The power of standardization reveals itself through activities that encourage dialogue, protect competency and strengthen commitment. This is why the DKE launched the Energiewende 180° initiative.

Click HERE to visit the website of the Initiative Energiewende 180°

Free download of the Compendium E-Book is available.

NettedAutomation is one of the supporters of the Energiewende 180 °: The turnaround in energy policy is achieved with IEC standards and good training

Die Energiewende braucht mehr als Messeinrichtungen!

Eine sehr interessante Untersuchung von Ernst & Young im Auftrag des Bundes-Wirtschaftsministeriums kommt zu einer – neu entdeckten – alten Weisheit, die von den vdi-Nachrichten treffend so zusammengefasst und kommentiert wird:

“Ohne die Ausrüstung aller Stromerzeugungsanlagen, die nach dem Erneuerbare-
Energien-Gesetz (EEG) gefördert werden, mit intelligenten Messsystemen [Anmerk. K. Schwarz: gemeint ist die Kombination von Mess- und Steuertechnik] ist die flächendeckende Einführung von Smart Metern in Deutschland volkswirtschaftlicher Unsinn.” Die Investitionen ohne intelligente Steuerungs- UND Regelungsfunktionen (!) wäre mehr als Unsinn!!

Die vdi-Nachrichten führen weiter aus: “Als größtes Hindernis auf dem Weg zu Smart Grids entpuppt sich ausgerechnet das EEG. Dessen Rechtsrahmen gibt in Hinsicht auf intelligente Zähler und digitale Anlagensteuerung nicht viel her und führt in der Praxis eher zurück ins steuerungstechnische Mittelalter.“

Viel mehr gibt es zu diesem Thema fast nicht zu sagen!

Klicken Sie HIER für den Beitrag in den vdi-Nachrichten.
HIER für die BMWI-Pressemeldung (!!).
HIER für die Gesamtstudie von Ernst & Young

In der BMWI-Pressemeldung wird ausgesagt: “Die Bezahlbarkeit von Energie für den Verbraucher ist dabei oberste Leitlinie."

Hat der Schreiber der Aussage mit der Bezahlbarkeit wirklich die Studie gelesen – oder sie nicht verstehen können oder nicht verstehen wollen!?!?

Das wichtigste Ziel muss sein, dass Energie sicher und hoch-verfügbar bereitgestellt wird – sonst gehen die Lichter aus! Vergessen darf man bei alledem auch nicht, das die derzeitige Infrastruktur zum guten Teil in die Jahre gekommen ist und auch noch – zusätzlich zu den intelligenten Systemen – erneuert werden muss!

Erneuerbare Energien und erneuerte Netzinfrastrukturen müssen Hand in Hand gehen! Für beide sind Normen sehr wichtig!

Energiewende gelingt mit IEC-Normen und guter Ausbildung

Die DKE – Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE dient als moderne, gemeinnützige Dienstleistungsorganisation der sicheren und rationellen Erzeugung, Verteilung und Anwendung der Elektrizität und so dem Nutzen der Allgemeinheit. Sie ist das Kompetenzzentrum für elektrotechnische Normung in Deutschland.

„Die DKE gestaltet die Energiewende aktiv mit. Durch Normen und Standards, die neue Märkte öffnen und Innovationen ermöglichen. Mit der Initiative Energiewende 180° bieten wir Unternehmen und Institutionen mit ihren vielfältigen Innovationen zur Energiewende ein Forum.“ (Dr. Thies, DKE)

Die Kraft der Normung entfaltet sich durch Aktivitäten, die den Dialog fördern, Kompetenz sichern und Engagement stärken. Deshalb hat die DKE die Initiative Energiewende 180° ins Leben gerufen.

In diesem Sinne hat sich die NettedAutomation HmbH mit einem Beitrag am Kompendium Energiewende 180° beteiligt:

Energiewende gelingt mit IEC-Normen und guter Ausbildung

How Secure is the Information Technology for Electric Grids?

Are you surprised that there are many Security Gaps? Guess just a few experts are surprised that there are crucial Gaps! Why? Security is not a business case for utilities. Security measures are – in the eyes of many responsible people – just producing costs without helping to increase the shareholder value … as long as no serious attack happens.

A new US congressional survey has brought a lot of serious details and facts to light:

Electric Grid Vulnerability – Industry Responses Reveal Security Gaps

Click HERE for the complete Report published yesterday (May 22, 2013) [pdf]

I hope that the “EnergieWende” will not loose its “W” and end in an “EnergieEnde”. We are about to risk loosing the “W” … Or?

U-Bahn-Fahrplan Energiewende – Eine gute Übersicht

Energiewende – ein Begriff, der international bekannt ist! Was ist darunter zu verstehen? Sehr viel!! Es geht um Energie – weit über Strom-Erzeugung, –Transport, –Verteilung und –Verbrauch hinaus.

Eine sehr gut zu lesende und sehr leicht verständliche Zusammenfassung auf 16 Seiten sollte jedem Bürger über 15 Jahre als Pflicht-Lektüre empfohlen werden sollte!

Sehr interessant ist der “U-Bahn-Fahrplan”, der alle wesentlichen Aspekte der Energiewende grafisch darstellt:

Hier können Sie die komplette Grafik “Gesamtübersicht Energiewende” herunterladen [jpg, 1,6 MB]

Download der Zusammenfassung [16 Seiten, pdf, 4 MB]

Noch Fragen?

IEC 61850 wird in vielen, zur Realisierung der Energiewende notwendigen Technologien eine große Bedeutung zukommen – Mit Sicherheit!

Bildquelle: IFEU-Institut

HAW Hamburg: IEC-Normen für Smart Grids und die Energiewende

Das HAW Hamburg (Hochschule für Angewandte Wissenschaften) lädt Studierende und Wissenschaftler sowie Experten aus der Industrie, den Betreibergesellschaften und Verbänden zu einem Impuls-Vortrag ein:

IEC-Normen für Smart Grids und die Energiewende

Mittwoch, 4. April 2012
16:00 - 17:30 Uhr, mit anschließender Diskussion

Veranstaltungsort:
HAW Hamburg, Berliner Tor 5, Hörsaal 01.10 (1. Stock)

Die Veranstaltung ist kostenlos.

Flexible und intelligente Stromnetze sind in aller Munde - die dafür nötigen Kommunikationssysteme und Normen werden allerdings gerade erst entwickelt. Experte Karlheinz Schwarz wird die globalen Entwicklungen von nationalen und internationalen Roadmaps und Normen vorstellen.

Im Rahmen der nachhaltigen Weiterentwicklung der Versorgungssysteme muss mit den verfügbaren Ressourcen (Energiequellen, technischen Einrichtungen und Menschen mit Erfahrung) sowie den physikalischen Gesetzmäßigkeiten verantwortungsvoll und "smart" umgegangen werden. Smart Grids helfen, die Physik zum Wohl der Menschen sicher und zuverlässig nutzbar zu machen - gestern, heute und morgen.

Es werden globale Entwicklungen von nationalen und internationalen Roadmaps (DIN, CEN/CENELEC/ETSI, NIST, Chinese State Grid, IEC usw.) und Normen (IEC 61850, IEC 61968/70 CIM usw.) vorgestellt, die helfen werden, die Energieversorgungsnetze auch unter geänderten Randbedingungen sicher und zuverlässig zu erhalten.

Weitere Informationen zur Veranstaltung finden Sie hier.