Basiswissen Energieinformatik

Ein Lehr- und Arbeitsbuch für Studierende und Anwender

verfasst von: Alexander Stuckenholz

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Die digitale Datenverarbeitung ist aus dem Lebensalltag der Energieunternehmen heute nicht mehr wegzudenken. Sowohl bei der Organisation des physikalisch-technischen als auch des kaufmännischen Energieflusses spielt der Einsatz moderner Informations- und Kommunikationssysteme eine tragende Rolle. Konzepte wie das Smart Grid, virtuelle Kraftwerke oder regionale Energiehandelsmärkte sind ohne die digitale Datenverarbeitung nicht umzusetzen. Die Anwendung der Informations- und Kommunikationstechnik in der Energiewirtschaft mündet dabei in die sogenannte Energieinformatik, in der domänenspezifische Informationsmodelle, Kommunikationsstandards sowie Protokolle und Prozesse Verwendung finden. Dieses Lehr- und Arbeitsbuches bietet eine erste Einführung in die Informationsverarbeitung im Bereich der deutschen Energiewirtschaft. Es richtet sich gleichermaßen an Studierende und Anwender aus den Bereichen Informatik, Energietechnik und -wirtschaft.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

Die digitale Datenverarbeitung ist aus dem Lebensalltag der Unternehmen heute nicht mehr wegzudenken. Kaum ein Unternehmen kommt mehr ohne entsprechende Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) aus. Auch die Energiewirtschaft mit ihrer Aufgabe der sicheren, kostengünstigen und ökologisch nachhaltigen Versorgung mit Energie nutzt an vielen Stellen moderne IKT.

Alexander Stuckenholz

2. Grundlagen

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden zunächst einige Grundlagen vermittelt, die für das weitere Verständnis der nachfolgenden Kapitel von besonderer Bedeutung sind.

Die ersten beiden Abschnitte wenden sich dabei an InformatikerInnen, die bislang noch keine tieferen Kenntnisse über die Funktionsweise der Energiewirtschaft erlangt haben. Abschn. 2.1 stellt zunächst die Wertschöpfungskette der deutschen Energiewirtschaft dar. Es wird beschrieben, welche Aufgaben im Rahmen des technisch-physikalischen und des kaufmännischen Energieflusses entstehen und welche Akteure dabei miteinander interagieren. Dabei konzentrieren wir uns in diesem Lehrbuch auf die Versorgung mit leitungsgebundener Energie. Der Hauptfokus wird dabei auf die elektrische Energie gelegt, da diese besondere Ansprüche für Steuerung und Regelung stellt. Durch die sog. Energiewende entstehen dabei aktuell ganz neue Herausforderungen, denen insbesondere auch durch Methoden und Verfahren der Energieinformatik begegnet werden soll. Diese Herausforderungen und die entsprechenden Konsequenzen werden in Abschn. 2.2 dargestellt.

Alexander Stuckenholz

3. Daten

Zusammenfassung

Ein Hauptzweck der Energieinformatik ist die automatisierte Datenverarbeitung, sodass auf Basis von IKT-Systemen intelligente Entscheidungen getroffen werden können. Wie wir bereits gesehen haben, können Daten in solchen Systemen nur dann sinnvoll verarbeitet werden, wenn ihnen ein Informationsmodell zugrunde liegt (siehe Abschn. 2.4).

Im nachfolgenden Abschnitt wollen wir uns daher mit einem allgemeinen Informationsmodell der Energiewirtschaft befassen, dem sog. CIM. Dieses Modell hilft dabei, ansatzweise alle Komponenten des physikalisch-technischen und des kaufmännischen Energiesystems mit ihren Eigenschaften abzubilden. Daten können in der Energiewirtschaft so zwischen Anwendungssystemen unterschiedlicher Hersteller und über Unternehmensgrenzen hinweg ausgetauscht werden.

Alexander Stuckenholz

4. Algorithmen

Zusammenfassung

Mit dem Common Information Model (CIM) haben wir uns bereits ausgiebig mit einem Informationsmodell der Energiewirtschaft befasst (siehe Abschn. 3.1). Eine Hauptaufgabe dieses Modells ist die Beschreibung des strukturellen Zusammenhangs zwischen Einzelkomponenten des Energiesystems. Mithilfe von Klassen, Assoziationen und Vererbung wird darin der Zusammenhang zwischen Konzepten, wie z. B. Transformator, Leitung, und Standort spezifiziert. Diese strukturelle Beschreibung ist meist nur eine Perspektive eines Systems. Nach einer allgemeinen Systemtheorie können Systeme auch anhand einer hierarchischen oder einer funktionalen Perspektive beschrieben werden (siehe [8, S. 7]).

Alexander Stuckenholz

5. Kommunikation und Automation

Zusammenfassung

Informationen werden in der Energiewirtschaft selbstverständlich nicht nur lokal verarbeitet. Es existieren unüberschaubar viele Anwendungsfälle, in denen Informationen unternehmensintern oder über Unternehmensgrenzen hinweg über Kommunikationsnetze übertragen werden müssen. In diesem Kapitel werden wir uns einigen dieser Anwendungsfälle widmen.

Alexander Stuckenholz

6. IT-Sicherheit

Zusammenfassung

In der Energiewirtschaft dient die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) bekanntlich der Sicherstellung einer verlässlichen Energieversorgung. Fallen Systeme aus oder werden bewusst manipuliert, kann es im schlimmsten Fall zu einem Schwarzfall (Blackout) kommen. Ein großflächiger und längerfristiger Schwarzfall würde massive Funktions- und Versorgungsstörungen, wirtschaftliche Schäden und eine erhebliche Gefährdung der öffentlichen Sicherheit und Ordnung zur Folge haben (siehe [5]). Durch die weite Verbreitung der IKT in der Energiewirtschaft werden Cyberangriffe zu einer ernsten Bedrohungslage (siehe z. B. [12]). Bei den registrierten Cyberangriffen auf kritische Infrastrukturen in Deutschland liegt die Energieversorgung bereits auf Platz zwei (siehe [23]). IT-Sicherheit ist daher ein wichtiges Querschnittsthema, das alle Komponenten des Energiesystems betrifft.

Alexander Stuckenholz

Backmatter

Titel: Basiswissen Energieinformatik
verfasst von: Alexander Stuckenholz
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-31809-3
Print ISBN: 978-3-658-31808-6
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-31809-3