Anwendungsfall Energie

Eine stabile und nachhaltige Energieversorgung bildet das Fundament unserer modernen Gesellschaft. Doch die Energiewende verändert den Energiesektor grundlegend. Immer mehr dezentrale Anlagen wie Photovoltaik- und Windkraftwerke sowie E-Fahrzeuge, Speicher und Wärmepumpen prägen das System. Dadurch stehen Energieversorger vor neuen Aufgaben: Sie müssen Stromerzeugung und Verbrauch flexibler aufeinander abstimmen, da erneuerbare Energien nicht ständig verfügbar sind. Um Engpässe oder Überschüsse sinnvoll zu bewältigen, braucht es ein kluges Zusammenspiel aller Beteiligten – vor allem auf kommunaler Ebene in den Bereichen Energie, Industrie, Immobilien und Mobilität. Dafür ist ein sektorübergreifender, standardisierter Datenaustausch unverzichtbar, der eine effiziente und zuverlässige Steuerung ermöglicht. Das Projekt energy data-X dient als Leuchtturm im Rahmen von Gaia-X, der europäischen Initiative für eine sichere und souveräne Dateninfrastruktur. Es zielt darauf ab, den Austausch energiewirtschaftlicher Daten über Sektoren hinweg zu erleichtern und so eine flexible, nachhaltige und effiziente Energienutzung zu fördern. Als Vorreiter zeigt energy data-X, wie vertrauenswürdige Datenräume innovative Lösungen für die Energiewende schaffen können – mit besonderem Fokus auf Kommunen, Industrie, Mobilität und Immobilien.

Was bedeutet das für die Praxis?

Die Energiewende und die zunehmende Sektorenkopplung von Strom, Verkehr und Wärme erhöhen die Komplexität des Energiesystems, führen zu schwankenden Lasten und steigern den Speicherbedarf. Gleichzeitig entstehen neue Anforderungen an Netzstabilität, Flexibilität und regulatorische Steuerung. Ein effizienter Datenaustausch zwischen vielen, dezentralen Akteuren ist nötig, um diesen Anforderungen gerecht zu werden und eine stabile Versorgung sichern zu können. Doch bislang fehlen standardisierte, sichere Verfahren für den souveränen und datenschutzkonformen Austausch von Energiedaten. Zudem verzögern sich Abrechnungen und Netzoptimierungen häufig erheblich, was teure Ausgleichsmaßnahmen nach sich zieht.

Vor welchen Herausforderungen steht dieses Projekt?

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, entwickelt Energy data-X einen dezentralen Datenraum, in dem Energiedaten sicher und nach klaren Regeln ausgetauscht werden können. Die Daten bleiben dabei beim Inhaber und werden nur bei Bedarf sowie mit dessen Zustimmung über geschützte Konnektoren weitergegeben. Identitäts- und Vertrauensmechanismen sowie föderierte Services garantieren eine sichere Nutzung. Prototypisch wird der Datenraum allen Marktteilnehmenden zur Verfügung stehen, ermöglicht datenzentrierte Geschäftsmodelle, beschleunigt energiewirtschaftliche Prozesse und unterstützt Klima- sowie Energieziele. Die Leistungsfähigkeit dieses Ansatzes wird in den folgenden Anwendungsfalls deutlich:

Anwendungsfall 1: Echtzeit-Bilanzkreismanagement

Das Bilanzkreismanagement steuert die Energieflüsse in einem virtuellen Konto (Bilanzkreis), um Einspeisungen und Verbräuche ins Gleichgewicht zu bringen. Diese zentrale Aufgabe der Energiewirtschaft sorgt dafür, dass der Energiefluss im Strom- oder Gasnetz stabil bleibt.

Im Echtzeit-Bilanzkreismanagement werden mithilfe von Smart Meter Gateways Daten aus erneuerbaren Energieanlagen und von Verbrauchern nahezu in Echtzeit an Bilanzkreisverantwortliche übermittelt. Dadurch können Abweichungen zwischen geplanter und tatsächlicher Einspeisung oder Entnahme sofort erkannt und Ausgleichsmaßnahmen rechtzeitig eingeleitet werden. Im Gegensatz dazu dauert die Zuordnung in bisherigen Systemen oft Wochen, was einen unnötig hohen Regelenergieeinsatz zur Folge hat.

Um die Begrifflichkeiten besser einordnen zu können, bei einem Smart-Meter-Gateway handelt es sich um ein zentrales, sicheres Kommunikationsmodul eines intelligenten Messsystems (iMSys). Es verschlüsselt digitale Verbrauchsdaten von Zählern für Strom, Gas oder Wasser und übermittelt sie automatisch an berechtigte Empfänger wie Netzbetreiber. Die Regelenergie wird auch Regelleistung genannt und gleicht als Reserve Schwankungen im Stromnetz, genauer gesagt der Stromnetzfrequenz, aus. Beim Regelenergieeinsatz kann sowohl Strom in das Netz eingespeist als auch aus dem Netz entnommen werden.

Anwendungsfall 2: Dezentraler Flexibilitätsausgleich

Dieser Anwendungsfall adressiert, wie kleine, verteilte Anlagen, beispielsweise Ladestationen, Batteriespeicher oder Wärmepumpen effizient in die Steuerung des gesamten Stromnetzes eingebunden werden können. Diese Anlagen können ihren Stromverbrauch oder ihre Einspeisung flexibel anpassen. Über den Datenraum lassen sich diese Flexibilitäten in Echtzeit erfassen und steuern. Überschüssige, erneuerbare Energien können so gespeichert oder gezielt genutzt werden, während Engpässe im Netz automatisch ausgeglichen werden. Dadurch wird das Netz stabiler, wetterabhängige Energien werden besser integriert, und automatisierte Flexibilitätsdienste schaffen zukunftsfähige Lösungen für die Energieversorgung.

Beide Anwendungsfälle zeigen, wie energy data-X die Energiewirtschaft voranbringen kann: durch schnellere, effizientere Netzprozesse und die Nutzung dezentraler Flexibilitäten für die Energieversorgung der Zukunft.

Anwendungsfall “FleX”

Ein zentraler Bestandteil des Projekts ist der Anwendungsfall „Flexibilitäten“ (FleX). Er zielt darauf ab, zentrale, steuerbare Anlagen wie Photovoltaikanlagen, Batteriespeicher, Ladesäulen, Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge optimal in die Netzsteuerung einzubinden. Dieser Anwendungsfall wird im Folgenden näher beleuchtet – von der zugrundeliegenden Problematik über die Lösung bis zu den daraus entstehenden Vorteilen.

Beschreibung Problemstellung

Durch den wachsenden Ausbau erneuerbarer Energien sinkt die Zahl zentraler Großkraftwerke, während immer mehr dezentrale Erzeugungs- und Verbrauchseinheiten ans Netz gehen. Im Jahr 2024 waren darunter rund 3,1 Mio. Photovoltaik- und Windkraftanlagen sowie etwa 7 Mio. E-Fahrzeuge, Speicher und Wärmepumpen. Diese Entwicklung führt dazu, dass Steuerung und Ausgleich im Energiesystem deutlich komplexer werden. Zwar verfügen Anlagen wie Batterien, Ladesäulen oder Wärmepumpen über ein erhebliches Flexibilitätspotenzial, doch wird dieses Potential bislang nur eingeschränkt genutzt. Das ist besonders problematisch, da erneuerbare Energien deutlich volatiler sind als klassische Kraftwerke und daher eine gezielte Nutzung von Flexibilitäten erfordern, um Energieüberschüsse und -engpässe auszugleichen. Dafür braucht es eine sektorenübergreifende Datenbereitstellung, da sich die einzelnen Flexibilitätsangebote ohne einheitliche und verlässliche Datenflüsse kaum koordinieren und für die Netzstabilität einsetzen lassen.

Lösungsansatz und Komponenten

energy data-X ermöglicht diese einheitlichen und verlässlichen Datenflüsse, indem Flexibilitätseinheiten über ihr jeweiliges Energiemanagementsystem sicher und standardisiert an das Datenökosystem angebunden werden.

Flexibilitätspotenzial bedeutet, dass der Strombedarf – zum Beispiel von einem Unternehmen oder einer Anlage – zu einem gewissen Grad und zeitlich flexibel an das Stromangebot angepasst werden kann, ohne dabei Produktionsvorgaben zu verletzen. Dies ist insbesondere bei Strom aus erneuerbaren Energien von Interesse, da hier wetter-, tageszeiten- oder saisonal bedingte Schwankungen möglich sind.

Durch einen automatisierten Machine-to-Machine-Datenaustausch lassen sich Daten zu Reserven und Verbrauch effizient übertragen. Gemeinsame Standards stellen dabei sicher, dass Akteure und Anlagen über Sektorengrenzen hinweg integriert werden können.

Auf diese Weise können Aggregatoren gebündelte Flexibilität vermarkten, Bilanzkreisverantwortliche und Netzbetreiber verfügen über eine technische Grundlage, um Flexibilität gezielt und sicher für die Netzstabilisierung abzurufen, und Endverbraucher beziehungsweise Prosumer können ihre Anlagen sowohl am Energiemarkt als auch zur lokalen Netzoptimierung einsetzen und zusätzliche Einnahmen erzielen. Dies erhöht die Versorgungssicherheit, senkt langfristig Netzausbaukosten und fördert die Integration erneuerbarer Energien.

Vorstellung der Konsortialpartner und ihre Rollen im Anwendungsfall

Am Projekt energy data-X sind 14 Partner aus Energiewirtschaft, Informations- und Kommunikationstechnik, Wissenschaft und Standardisierung beteiligt. TenneT übernimmt als Konsortialführer die Rolle des Orchestrators und koordiniert die Abläufe im Datenraum. Fraunhofer IOSB-AST fungiert als technischer Föderator. Als solcher stellt es föderierte Dienste bereit und sorgt für den sicheren, interoperablen Betrieb nach Gaia-X-Standards. Gemeinsam gewährleisten beide einen vertrauenswürdigen, souveränen und reibungslosen Datenaustausch. Ergänzt wird das Konsortium durch Partner wie Amprion, PPC, Spherity, DKE, Fraunhofer IEE und weitere, während assoziierte Partner wie 50Hertz, TransnetBW, E.ON, EWE Netz, ARGE Netz, Eviden Germany, Microsoft und die International Data Spaces Association zusätzliche Expertise und Sektorverbindungen einbringen. Damit vereint das Projekt Kompetenzen aus Netzbetrieb, Digitalisierung, Standardisierung und Forschung, um ein zukunftsfähiges, souveränes Datenökosystem für die Energiewirtschaft aufzubauen.

Mehrwerte für KMU

Alle Marktakteure profitieren von einem standardisierten und sicheren Datenaustausch, der neue Geschäftsmodelle ermöglicht und Prozesse effizienter gestaltet. Während große Unternehmen den komplexen Datenaustausch schneller abwickeln können, eröffnet der Datenraum kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) einen niedrigschwelligen Zugang zu relevanten Energiedaten. Intermediäre übernehmen technische und regulatorische Aufgaben, wodurch gerade für KMU die Eintrittsbarrieren deutlich sinken. Auf dieser Basis können sie eigene Innovationen entwickeln – etwa datenbasierte Dienste zur Energieeffizienz, zur Vermarktung von Flexibilitäten oder für neue Datenprodukte.

Auch Anwender profitieren von dem Datenraum

Sie können datenzentrierte Geschäftsmodelle entwickeln und eigene Datenprodukte gestalten und vermarkten – etwa für Prognosen, Flexibilitätsdienste oder die Optimierung des Energieverbrauchs. Gleichzeitig behalten sie die Kontrolle über ihre Daten, bestimmen selbst deren Nutzung und erfüllen Datenschutzvorgaben. Der Datenraum ermöglicht zudem die Vernetzung mit anderen Sektoren, zum Beispiel über Plattformen wie Catena-X, die sektorübergreifende Anwendungen wie Prognosedienste mit Kfz-Daten erlauben. Echtzeitdaten und automatisierte Prozesse ermöglichen darüber hinaus Effizienzsteigerungen und Kostensenkungen.

Auf diese Weise macht energy data-X die Digitalisierung der Energiewirtschaft zugänglich, stärkt die Innovationskraft von KMU und bietet allen Anwendern einen sicheren, skalierbaren Zugang zu wertvollen Energie- und Prozessdaten.

Ausblick

Nach dem Abschluss der Projektlaufzeit im Oktober 2026 ist geplant, energy data-X als neuen Standard und offenes Ökosystem für die Energiewirtschaft zu etablieren und weiter zu skalieren.

Der entwickelte Datenraum soll nach Projektende allen Akteuren der Energiewirtschaft sowie angrenzenden Sektoren offenstehen und produktiv nutzbar sein. Im Fokus steht die Integration weiterer Anwendungsfälle sowie die sektorenübergreifende Vernetzung mit anderen Gaia-X-Datenökosystemen wie Catena-X (Automobilwirtschaft) oder Manufacturing-X (Industrie). Die Bereitstellung des Datenraums soll über die Netzentgelte der Übertragungsnetzbetreiber finanziert werden, wodurch netzdienliche Effekte genutzt und aufwendige Abrechnungsprozesse vermieden werden. Die Entwicklung und der Betrieb der Anwendungsfälle erfolgen im Regelfall durch kommerzielle Anbieter.

Langfristig ist eine europaweite und internationale Interoperabilität geplant, sodass Geschäftsmodelle und Innovationen grenzüberschreitend umgesetzt werden können. Künstliche Intelligenz und fortschrittliche Datenanalyse sollen die Prozesse in Echtzeit weiter automatisieren, etwa für Prognosen oder Flexibilitätsdienste. energy data-X wird so die Digitalisierung und Sektorenkopplung beschleunigen und einen Beitrag zu den Klima- und Innovationszielen Deutschlands und Europas leisten.

Voraussetzungen und Herausforderungen

Damit dies gelingt, sind für den bundesweiten und europäischen Roll-out regulatorische Weichenstellungen und die weitere Unterstützung durch Politik und Markt notwendig. Datenschutz, Datensouveränität und Cyber-Resilienz bleiben zentrale Voraussetzungen für Akzeptanz und Integration in die Praxis. energy data-X wird so zum Kern der Digitalisierung der Energiewirtschaft und schafft die Basis für gemeinsame, datenzentrierte Innovationen von Unternehmen, Wissenschaft und Gesellschaft.

Wie kann ich mitmachen?

Eine Teilnahme bei energy data-X ist möglich, da das Projekt explizit darauf abzielt, ein offenes und interoperables Datenökosystem für alle Marktpartner der Energiewirtschaft zu schaffen. Eine Teilnahme als Externer ist folglich möglich und erwünscht, erfordert jedoch eine Anmeldung sowie die technische und organisatorische Einhaltung der Vorgaben des Datenökosystems. Kontaktdaten und weitere Angaben stehen auf der offiziellen Projektwebseite zur Verfügung.

Wo kann ich mich informieren?

Energy data-X integriert verschiedene Akteure, darunter auch Unternehmen außerhalb des Konsortiums, um datenzentrierte Innovationen und datensouveränen Austausch im Energiesektor zu ermöglichen. Externe Interessenten benötigen in der Regel eine digitale Identität und müssen einen sicheren Zugang zum Datenraum etablieren, beispielsweise über einen sogenannten Konnektor. Voraussetzung ist außerdem die Einhaltung der Governance- und Datenschutzanforderungen des Energy Data Space. Für die Identifikation und die Zuordnung im Datenraum gibt es ein zentrales Identity- und Trust-Verfahren, das gewährleistet, dass nur bekannte und vertrauenswürdige Akteure teilnehmen dürfen. Eine direkte Registrierung als externer Teilnehmer ist über die Projektwebseite https://www.energydata-x.eu möglich. Dort finden sich aktuelle Informationen, Ansprechpartner sowie Hinweise zu Pilotprojekten und offenen Calls, bei denen Kommunen, Unternehmen und andere externe Marktakteure gezielt eingeladen werden, sich mit Kompetenzen, Daten oder Anwendungsfälle einzubringen. Auch Fraunhofer-Institute bieten Informationen zu Anlaufstellen für externe Partner. Solche können als assoziierte Partner, Datenprovider oder Anwendungsfallgeber mitwirken. Die Integration erfolgt meist über spezifische Anwendungsprojekte oder Pilotmaßnahmen; dabei wird insbesondere Wert auf Interoperabilität mit weiteren europäischen Initiativen wie Gaia-X gelegt. Die genaue Ausgestaltung hängt vom jeweiligen Anwendungsfall, den bereitgestellten Daten und der technischen Infrastruktur ab.