Windparkbetrieb und Datenanalyse: Mit dem Energy Data Space Betriebsdaten sicher teilen

Digitalisierung ist in aller Munde. Wie kann die Digitalisierung in der Windbranche zur verbesserten Wettbewerbsfähigkeit der erneuerbaren Energien beitragen? Eine Antwort darauf ist das sichere und unkomplizierte Teilen von Betriebsdaten der Windenergieanlagen. Der Energy Data Space ermöglicht es der Windindustrie, Betriebsdaten für eine Datenanalyse und damit für die Optimierung des Betriebs von Windenergieanlagen zielgerichtet und unter Beibehaltung der Datensouveränität zu teilen.

Eine Windenergieanlage (WEA) generiert im Betrieb enorme Mengen an Daten, bspw. aus dem SCADA-System. Auf der einen Seite gewinnen diese Anlagendaten zunehmend an Relevanz, denn sie sind die Grundlage für die Diagnostik und Prognostik von Ausfällen in WEA. Auf der anderen Seite befinden sich Methoden-Know-How und die für die Analyse benötigten Daten mitunter an unterschiedlichen Orten. Bevor Daten also analysiert werden und die Erkenntnisse daraus der Verbesserung des WEA-Betriebs zugutekommen können, müssen Windparkbetreiber und Datenanalytiker zusammengebracht werden. Wie kann das gelingen?

Im Projekt EnDaSpace haben die Projektbeteiligten eine Lösung entwickelt: ein digitales Ökosystem basierend auf der Referenzarchitektur der International Data Spaces (IDS), der Energy Data Space (kurz: EnDaSpace).


Das Fraunhofer-interne Projekt EnDaSpace PLATON fokussierte sich vor allem auf die Schaffung einer für das Datenteilen erforderlichen Vertrauensbasis, denn diese ist unverzichtbar für den Umgang mit den sensiblen Betriebsdaten. Im Teilprojekt EnDaSpace wurde durch das Projektkonsortium aus den Fraunhofer-Instituten IEE, IOSB-AST, IOSB-INA, ISST und IWES ein Demonstrator aufgebaut, der es ermöglicht WEA-Daten wie bspw. Windgeschwindigkeits- und Leistungszeitreihen aus dem SCADA-System sicher zu teilen und diese durch angeschlossene digitale Services analysieren zu lassen. Die IDS-Architektur bietet viele Vorteile wie bspw.:

  • Dezentraler Ansatz
    Die Kommunikation zwischen Datenbereitstellern und Datennutzern erfolgt im Energy Data Space direkt über die bei ihnen eingerichteten IDS-Konnektoren mit Hilfe von signierten und verschlüsselten Nachrichten. Daten können über diese Schnittstelle bereitgestellt, abgefragt und abgerufen werden. Das so aufgebaute dezentrale System ermöglicht es den Datenbereitstellern zu kontrollieren, wer ihre Daten nutzen darf.
  • Mitsenden der Nutzungsbedingungen
    Über das Anheften von Nutzungsbedingungen an die abgerufenen Daten können die Datenbereitsteller darüber hinaus festlegen, wie ihre Daten genutzt werden dürfen.
  • Integration weiterer IDS-Komponenten
    Der IDS bietet über den Konnektor hinaus noch weitere Komponenten, die den Datenaustausch vereinfachen und in Zukunft auch den Aufbau von datenbasierten Geschäftsmodellen unterstützen können.

Wir konnten mit diesem Projekt aufzeigen, dass sich der Energy Data Space für die Praxis eignet und somit dessen Machbarkeit demonstrieren. Um den Energy Data Space auf Herz und Nieren zu prüfen, haben wir den vom Fraunhofer ISST quelloffen bereitgestellten IDS-Konnektor am Fraunhofer IWES angepasst und ausgewählte Betriebsdaten der 8 MW-Windenergieanlage am Standort Bremerhaven über den Konnektor zur Verfügung gestellt. Zusätzlich haben die beteiligten Institute digitale Services und Anwendungen bereitgestellt, bspw. eine Fiware-Plattform und Anwendungen zur Analyse von SCADA-Daten, die in den Energy Data Space eingebunden wurden. Auf diese Weise konnte im Projekt die Herstellung von grünem Wasserstoff an die Stromerzeugung gekoppelt sowie eine Anomalie-Erkennung durchgeführt werden. Eine weitere Anwendung im Energy Data Space ist die zeitreihenbasierte Post-Construction-Analyse, eine Methodik die von Wissenschaftler*innen des IWES entwickelt wurde und den zu erwartenden Ertrag eines Windparks nach seiner Errichtung berechnet. Die Einbindung der Anwendungen in den Energy Data Space verdeutlicht, dass das Datenteilen keine Einbahnstraße ist. In Zukunft soll auch der Rücklauf von Ergebnissen aus den Analysen und so der direkte Mehrwert für Datenbereitsteller ermöglicht werden.

Im Projekt wurden ausschließlich SCADA-Daten genutzt. Der Betrieb von Windenergieanlagen generiert jedoch eine große Menge weiterer Daten, bspw. Rechnungs- oder Instandhaltungsdaten, mit deren Analyse der Betrieb von WEA weiter optimiert werden kann. Auch für diese Daten soll der Energy Data Space in Zukunft genutzt werden.

Am IWES haben wir die Zukunft des Energy Data Space bereits fest im Blick und wollen den nächsten Schritt gehen: die Interoperabilität von Daten erhöhen. Das IWES plant, dies im Rahmen eines Datentreuhandmodells gemeinsam mit einem Projektkonsortium umzusetzen. Dabei wird der Datenfluss zwischen Datenbereitstellern und Anwendern durch den Datentreuhänder gebündelt und dadurch weitere Hindernisse im Datenaustausch abgebaut.


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