Development of an open-source HEMS for use by small and medium-sized municipal utilities

Im Zuge der Energiewende und zunehmender Anforderungen an intelligente Steuerungs- und Opti mierungslösungen gewinnen Heim-Energiemanagementsysteme (HEMS) auch für Stadtwerke an Be deutung. Bestehende kommerzielle White-Label-Lösungen sind jedoch für kleine und mittlere Stadt werke häufig mit hohen Kosten, geringer Flexibilität oder wirtschaftlich unrentabler Mindestabnah memengen verbunden. Open-Source Ansätze bieten hier potenzielle Vorteile. Dazu zählen insbeson dere eine höhere Datensouveränität, größere Flexibilität bei Anpassung und Wartung, geringere Kos ten sowie die Möglichkeit einer gemeinschaftlichen Weiterentwicklung und Nutzung durch mehrere Stadtwerke. Ziel dieses Innovationstandems ist es daher, eine Open-Source basierte Kundenplattform für kleine und mittlere Stadtwerke zu entwickeln, die stadtwerkerelevante Informationen (Dimmungsstatus, Stromverbrauch, Tarifinformationen) für Kundinnen und Kunden bereitstellt und über ein Plug-In für ein Open-Source HEMS verfügt. Das HEMS soll zur Gewährleistung einer regulatorisch konformen Um setzung von Steuerungsbefehlen auf einem lokalen Edge-System betrieben werden, das physisch im Haushalt installiert wird. Im Folgenden steht der Begriff „HEMS-Plug-In“ für die auf einem vorhande nen Open-Source Stack aufbauende, zu entwickelnde Optimierungslogik, die auf einer lokalen Hard warekomponente betrieben werden soll und dem für deren Betrieb notwendigen Backend. Das Ba ckend soll Wetterprognosen und Tarifdaten an das lokale HEMS übermitteln und perspektivisch auch weitergehende Funktionen wie etwa Aggregator-Geschäftsmodelle umfassen. Dies sollte bei der Ent wicklung berücksichtigt werden. Als Anwender und Kooperationspartner stehen die Stadtwerke Quickborn im Rahmen dieses Innovationstandems zur Verfügung. Die Stadtwerke Quickborn sind ein kommunaler regionaler Energieversorger und eine 100-prozentige Tochter der Stadt Quickborn mit rund 85 Mitarbeitenden, deren Kerngeschäft die Bereiche Energie, Glasfaser und Infrastruktur um fasst. Bei Open-Source Lösungen bestehen oft Herausforderungen hinsichtlich Interoperabilität, Anwender freundlichkeit und technischem Know-how zur Open-Source Integration. Im Hinblick auf das HEMS Plug-In stellt insbesondere die Anbindung an heterogene Enterprise Ressource Planning (ERP)-Sys teme häufig einen Engpass dar. Die Anbindung an das ERP-System des Stadtwerks ist hier jedoch nicht erforderlich, da abrechnungsrelevante Daten über die intelligente Messsysteme (iMSys)-Infra struktur, Verbrauchsdaten über die Home Area Network (HAN)-Schnittstelle des Smart-Meter-Gate ways (SMGW) sowie weitere Daten wie Tarif- oder Wetterdaten über vom ERP-System unabhängige Schnittstellen integriert werden können. Darüber hinaus sind zukünftige Anwendungsfälle wie die ge samtwirtschaftliche Optimierung nach dynamischen Tarifen und Eigenverbrauch, sowie die Optimie rung im virtuellen Kraftwerk (Virtual Power Plant, VPP) mitzudenken, um ein langfristig skalierbares und für Stadtwerke nutzbares HEMS-Plug-In zu entwickeln. Zudem ist das System als standardisiertes O pen-Source Produkt zu konzipieren, das eine einfache Installation und Konfiguration der Anwen dungsfälle, eine benutzerfreundliche Oberfläche sowie eine Übertragbarkeit bzw. Skalierung auf an dere kleine und mittlere Stadtwerke ermöglicht. Im Rahmen eines Feldtests ist das entwickelte HEMS Plug-In im Realbetrieb zu erproben. Ziel ist der Nachweis eines technisch funktionsfähigen Prototyps unter realen Einsatzbedingungen.