Der ökologische Wandel hat neue Wege der Energieerzeugung und -verteilung erforderlich gemacht, wobei die weit verbreitete und verteilte Nutzung nicht programmierbarer erneuerbarer Energien und "intelligente" digitale Technologien in die bestehenden Stromnetze integriert werden müssen, um den Verbrauch zu überwachen und die Stromerzeugung entsprechend der veränderten Netznachfrage zu verteilen. Die Kombination von erneuerbaren Energien und intelligenten Netzen ist eine Voraussetzung für das Erreichen der Wachstumsziele für erneuerbare Energien, die mit der vorgeschlagenen Aktualisierung des Integrierten Nationalen Energie- und Klimaplans (PNIEC) eingeführt wurden, wonach die erneuerbaren Energien bis 2030 40,5 % des Bruttoendenergieverbrauchs abdecken müssen, was einer Steigerung von 19 % gegenüber 2021 entspricht.
"Smart Grid" steht hier für intelligente Stromnetze. Anders als oft angenommen, sind sie kein Ersatz für herkömmliche Stromverteilungsnetze, sondern dienen vielmehr der Modernisierung und Verbesserung bestehender Systeme durch den Einsatz von IT- und Kommunikationstechnologien, um sie effizienter, sicherer, intelligenter und dezentraler zu machen.
Was ist Smart Grid
Die heutigen Stromnetze, die für die Kanalisierung der hauptsächlich von großen, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Wärmekraftwerken erzeugten und von den Netzbetreibern nach einem im Wesentlichen zentralisierten und einseitigen System verwalteten Stromflüsse ausgelegt sind, verteilen den Strom nach einem Top-Down-Konzept an die Endverbraucher des Netzes.
Um die aus erneuerbaren Energiequellen erzeugte Energie nutzbar zu machen, ist ein flexibles, zuverlässiges und sicheres Energienetz erforderlich, das in der Lage ist, die Stromverteilung zu optimieren, die Stromerzeugungsanlagen zu dezentralisieren und in Echtzeit auf Veränderungen der Nachfrage zu reagieren, so dass Überlastungen und Spannungsschwankungen minimiert werden.
Intelligente Netze stellen somit eine revolutionäre Lösung im Bereich der Elektrizität und der Telekommunikation dar, da sie mit den bestehenden Netzen, die in relativ kurzer Zeit durch eine Reihe von umweltverträglichen Prozessen umstrukturiert und digitalisiert werden, genutzt werden können, um Systeme zu entwickeln, die eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Versorgungsunternehmen und seinen Kunden ermöglichen.
Intelligente Netze können nämlich Strom aufnehmen, der von einer Vielzahl von Erzeugungsknotenpunkten erzeugt wird, die aus kleinen, über das Verteilungsnetz verteilten Anlagen zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen bestehen (dezentrale Erzeugung), die normalerweise nicht im Voraus programmiert werden können, wodurch eine zentrale Koordinierung durch den Betreiber des Verteilungsnetzes verhindert wird.
Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) ist ein intelligentes Stromnetz “ein Elektrizitätsnetz, das digitale und andere fortschrittliche Technologien einsetzt, um den Transport von Strom aus allen Erzeugungsquellen zu überwachen und zu steuern, um den unterschiedlichen Strombedarf der Endverbraucher zu decken”.
Optimierung des Energienetzes durch effizientes Datenmanagement
Mit der Verbreitung zahlreicher Erzeugungsanlagen, die mit nicht programmierbaren erneuerbaren Energiequellen betrieben werden, ist es notwendig geworden, die Angemessenheit unseres Stromnetzes zu gewährleisten und die Bedürfnisse und Fähigkeiten aller Beteiligten - Erzeuger, Netzbetreiber, Endverbraucher - zu koordinieren, um die Nutzung dezentraler Energiequellen zu optimieren, die Kosten zu minimieren und die Zuverlässigkeit und Stabilität des Netzes zu maximieren.
Die Optimierung des Energienetzes erfordert die Echtzeit-Analyse einer ständig wachsenden Menge von Daten aus unterschiedlichen Quellen sowie deren rasche Auswertung, die für die Entscheidungsfindung und die Gewährleistung von Ergebnissen, die sowohl Effizienz als auch Umweltschutz garantieren, von entscheidender Bedeutung ist.
Die Revolution der Stromnetze ist untrennbar mit der Digitalisierung und den IoT-Technologien verbunden, aber auch mit dem Einsatz von speziellen Systemen, Prozessoren und Software. Die beiden neuen SMARC-Module, die auf den Prozessoren Qualcomm® QCS6490 und Qualcomm® QCS5430 basieren und in Zusammenarbeit mit Qualcomm Technologies, Inc. entwickelt wurden, bieten eine hohe Verarbeitungseffizienz und unterstützen die Entwicklung von Energieversorgungsnetzen.
Es handelt sich um Industrieprozessoren, die im Vergleich zu Verbraucherlösungen einen größeren Temperaturbereich (von -30°C bis +85°C) und eine höhere Lebensdauer bieten. Sie integrieren eine Octa-Core-CPU, eine GPU (Graphic Processing Unit), die eine hohe Grafikleistung und Energieeffizienz garantiert, sowie einen dedizierten KI-Engine-Beschleuniger für die Inferenzverarbeitung (Neural Processing Unit), der hohe Standards für Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit gewährleistet und dank der Angebote von Qualcomm Technologies den Verbrauch sehr niedrig hält.
Diese System-on-Chip-Lösungen der neuesten Generation vereinen fortschrittliche Konnektivität, hohe Leistung und KI-erweiterte Edge-Funktionen, während der QCS5430-Prozessor auch die Möglichkeit für Over-the-Air-Software-Updates zur Leistungssteigerung bietet. Die Integration dieser Eigenschaften in das kompakte, verbrauchsarme Design eines System-on-Module SMARC ermöglicht einen radikalen Wandel in der Art und Weise, wie Energieversorgungsnetze verwaltet werden, und bringt die Rechenkapazität an die Edge. Die Ausstattung des intelligenten Netzes mit Sensoren, die in der Lage sind, lokale Daten in Echtzeit zu verarbeiten - z. B. wo im Netz Energie erzeugt wird und woher die Nachfrage kommt -, optimiert den Energiefluss durch das Netz, indem der Übergang vom Erzeuger zum Verbraucher unmittelbar eingeleitet wird. Dies wiederum vermeidet Verschwendung (im Gegensatz zu Energie aus herkömmlichen Quellen kann Energie aus erneuerbaren Quellen nicht einfach gespeichert werden, sondern muss sofort genutzt werden, um eine Streuung zu verhindern) und bringt dem Erzeuger Einnahmen, da er die erzeugte Energie sofort an diejenigen verkaufen kann, die sie benötigen.
Die wichtigsten Merkmale der Module SOM-SMARC-QCS6490 und SOM-SMARC-QCS5430
Die Prozessoren QCS6490 und QCS5430 unterstützen die Verarbeitung von Modellen der Künstlichen Intelligenz (KI) und bieten eine hohe Leistung, die Fähigkeit zur Echtzeitverarbeitung großer Datenmengen bei geringem Energieverbrauch sowie eine breite Auswahl an Schnittstellen und Peripheriegeräten, die sich für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen eignen. Die Integration des Qualcomm AI Engine-Beschleunigers ermöglicht die Ausführung von Algorithmen für maschinelles Lernen auf dem Gerät und steigert so die Gesamtkapazität des Prozessors auf 12 Billionen Operationen pro Sekunde (TOPS).
Insbesondere die Module SOM-SMARC-QCS6490 und SOM-SMARC-QCS5430 gewährleisten dank der beiden unterschiedlichen Leistungsbereiche eine außergewöhnliche Flexibilität bei der Integration in verschiedene Architekturen für den industriellen Sektor und insbesondere den Bereich der Energienetze. Neben dem High-End-Modul SOM-SMARC-QCS6490 hat SECO eine Mid-Range-Lösung, das Modul SOM-SMARC-QCS5430, eingeführt, das auf dem Prozessor QCS5430 basiert und eine Skalierung der Lösung je nach Kundenbedarf ermöglicht. Diese Lösungen bieten daher die Leistung und Flexibilität, die für eine effiziente Steuerung und Datenverarbeitung erforderlich sind, und steigern die Effizienz von intelligenten Stromnetzen und Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie.
Die beiden Module SOM-SMARC-QCS6490 und SOM-SMARC-QCS5430 werden, wie alle SECO SoM-Lösungen, mit einem Board Support Package (BSP) und einem Betriebssystem ausgeliefert, das höchsten Sicherheitsstandards entspricht und Tools für ein vereinfachtes und optimiertes Remote Device Management bietet. Ein Software Development Kit (SDK) ermöglicht es Softwareentwicklern, die Entwicklung ihrer Anwendungen zu beschleunigen.
Darüber hinaus sind die beiden Module mitCleakompatibel und können mit der SECO Software-Suite verwendet werden. Die Clea-Plattform bereichert die Hardware-Infrastruktur und bietet Mehrwertdienste, die für ein ordnungsgemäßes Smart-Grid-Management entscheidend sind, wie z. B. die Verwaltung von Geräten und Datenströmen, die Fernaktualisierung von KI-Modellen bei jedem neuen Training und die Optimierung von Algorithmen, während gleichzeitig hohe Sicherheitsstandards gemäß den neuesten Richtlinien des European Cyber Resilience Act (CRA) eingehalten werden.
Für alle, die ihre Energieinfrastruktur mit modernster Technologie verbessern wollen, bietet SECO die perfekte Mischung aus Leistung und Flexibilität. Unsere Lösungen sind auf die wachsenden Anforderungen des modernen Energiemanagements zugeschnitten und stellen sicher, dass Ihre Systeme zukunftssicher sind und die strengen Ziele der Vorschriften erfüllen können. Wenden Sie sich noch heute an SECO und erfahren Sie, wie unsere innovativen Lösungen Ihre Energiemanagementsysteme verändern, die Effizienz steigern und eine nachhaltige Zukunft unterstützen können.
Einen tieferen Einblick in dieses Thema und die transformative Kraft von KI in industriellen Lösungen erhalten Sie in diesem aufschlussreichen Video mit einem Vortrag von Dario Freddi, unserem Chief IoT & Strategy Officer, auf dem Qualcomm DX Summit auf der HANNOVER MESSE 2024.
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