National 5G Energy Hub: Neuer Mobilfunk soll die Energiewende beschleunigen

| Redakteur: Michael Eckstein

Mobilfunk für die Energiewende: 5G soll dafür sorgen, dass regenerative Energie bedarfsgerecht gespeichert und verteilt werden kann.
Mobilfunk für die Energiewende: 5G soll dafür sorgen, dass regenerative Energie bedarfsgerecht gespeichert und verteilt werden kann. (Bild: gemeinfrei / CC0)

Wie kann 5G die Energiewende unterstützen? Diese Frage will ein Konsortium aus Industrieunternehmen, Hochschulen, Städten und Verbänden im Rahmen des „n5geh“-Projekts beantworten und kommerziell nutzbare Produkte entwickeln.

5G für die Energiewende: Die Universitäten TU Dresden, RWTH Aachen und die Industrieunternehmen Ericsson und Deutsche Telekom haben einen Kooperationsvertrag für das Leuchtturmprojekt „National 5G Energy Hub“ („n5geh“) unterzeichnet. Los geht es nun mit der ersten von geplanten drei Phasen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Großprojektes.

Über eine volle Dekade wollen Forscher aus dem Maschinenbau, der Elektro- und der Kommunikationstechnik im Projekt n5geh ihr Wissen und ihre Erfahrung bündeln. Ziel ist es, den 5G-Mobilfunkstandard für Anwendungen in der Energietechnik, mit speziellem Bezug zur Gebäudeenergietechnik, nutzbar zu machen.

Unterstützung für die Energiewende

Der LTE-Nachfolger 5G ist unter anderem dafür ausgelegt, moderne funkbasierte Daten-Übertragungsverfahren auch für klassische Industrien nutzbar zu machen. Besonders die Energietechnik könnte von dieser Entwicklung profitieren, sind die Projektpartner überzeugt. Denn die anvisierte Energiewende bedingt, dass viele kleine, dezentrale und weit verteilte Anlagen in die bestehende Infrastruktur integriert werden müssen. Dies führt zu einem grundsätzlichen Wandel von einer zentral ausgerichteten hin zu einer dezentralen, zellularen Versorgungsstruktur, die regional ausgerichtet ist und ein hohes Maß an Flexibilität bereitstellen muss.

In Zukunft soll es möglich sein, mithilfe von 5G praktisch beliebig viele Dinge über das Internet of Things (IoT) zu vernetzen. In diesem Maschinennetz kommunizieren die Geräte selbständig, ohne Eingriff von Menschen (M2M-Kommunikation). Dadurch kann eine Symbiose zwischen der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik sowie einer funkbasierten Kommunikationstechnik entstehen.

Flexible, offene Kommunikationsstruktur soll alte, starre Topologien ersetzen

Diese Entwicklung hat nach Ansicht der Projektpartner entscheidende Auswirkungen auf die Energietechnik und soll eine Schüsselkomponente für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende in Deutschland sein. Tatsächlich könnte der 5G-Mobilfunkstandard in der nächsten Dekade viele der heute kabelgebundenen und starren Übertragungs- und Kommunikationswege zwischen wenigen zentralen Anlagen durch eine funkbasierte und offene Kommunikationsplattform ersetzen. Dadurch wird es laut n5geh möglich sein, dezentrale und regenerativ dominierte Energie-Versorgungsstrukturen zu einem funktionierenden System zu verbinden.

Die 5G-Technik werde dazu beitragen, dass mit Hilfe skalierbarer Cloud-Anwendungen lokale elektrische Einspeisungen oder thermische Bedarfe regional für einen Lastausgleich koordiniert werden können. Dies würde die Nutzung schwankender regenerativer Energie erleichtern, und die Zuordnung der Erzeugungs- und Speichersysteme könnte dynamisch erfolgen. Weiterhin ließen sich dadurch die Betriebsmittel besser auslasten und die Stabilität des Energieversorgungssystems verbessern. Auch eine automatisierte Überwachung dieser technischen Systeme, die für eine vorbeugende Instandhaltung (Predictive Maintenance) verwendet werden kann, sei eine der möglichen Anwendungen dieser neuen Kommunikationsplattform.

Dreiphasiges 5G-Projekt läuft über zehn Jahre

Das Projekt ist in drei Phasen aufgeteilt. Die erste Projektphase beginnt in diesem Jahr und läuft bis Anfang 2020. In dieser Zeit werden die grundlegenden Techniken und Softwarebausteine für den Einsatz der 5G-Technik im Energiebereich entwickelt. Dabei betrachten die Projektpartner die gesamte Bedarfskette – von der thermisch orientierten Gebäudeversorgung bis hin zum elektrischen Verteilnetz.

Im zweiten Projektabschnitt, der von 2020 bis 2024 läuft, steht der Transfer zu Produkten und Serviceleistungen im Mittelpunkt. Hier sollen besonders mittelständische Unternehmen bei ihren Anstrengungen in der Digitalisierung von Produkten und Dienstleistungen unterstützt werden. In der anschließenden Feldtestphase von 2025 bis 2028 sollen weiterführende Anwendungen bearbeitet werden, mit denen sich Aufgabenstellungen der Energiewende lösen lassen.

Entwicklung neuer Produkte und Services für den Energiesektor

Auf Basis der entwickelten Techniken sollen zukünftig Anwender einen gesicherten Kommunikationszugang über 5G zu energetischen Anlagen und Anwendungen erhalten. Öffentliche Einrichtungen und Unternehmen sollen so in der Lage sein, direkt nach der geplanten Einführung des 5G Standards im Jahr 2020 neue Produkte und Services im Energiebereich anzubieten.

Den vier Gründungsmitgliedern stehen die Unternehmen E.ON, Techem, die Landeshauptstadt Dresden sowie der VDZ als assoziierte Partner zur Seite. Mit 5G konkurrierende Maschinennetz-Technologien wie Sigfox, Thingstream, NarrowBand-IoT (NB-IoT, auch LTE Cat-NB1) oder LoRaWan bleiben beim n5geh-Projekt außen vor.

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