Die Trends der IoT-Revolution für intelligente Stromnetze verändern die Energiebranche auf viele spannende Arten. Dazu gehören die Art und Weise, wie wir Energie erzeugen, verteilen und verbrauchen.
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Mit der Entwicklung und Implementierung von IoT-Technologien erlebt die Welt auch unglaubliche Transformationen traditioneller Stromnetze in intelligente Stromnetze. Sie werden zu intelligenten Netzen mit intelligenten Funktionen. Diese intelligenten Netze bieten eine effiziente und effektive Leistung, um Energieverbraucher besser zu bedienen.
Wenn Sie mehr über all die interessanten Möglichkeiten erfahren möchten, mit denen das IoT den Energiesektor (neu) gestaltet und viele Möglichkeiten freisetzt, lesen Sie unseren Blogbeitrag bis zum Ende.
Smart Grids verstehen IoT-Revolution/ IoT-gestützte Energieverteilung
Es ist wichtig, dass wir Ihnen ein grundlegendes Verständnis für die Verachtung von IoT und Smart Grid vermitteln. Dies wird Ihnen helfen, die Rolle des IoT bei der Erstellung und Implementierung von Smart Grids leicht zu verstehen.
Was sind Smart Grids?
Hiren Bhuva definiert Smart Grids einfach als „fortgeschrittene Stromnetze“ mit fortschrittlicheren Funktionen und Abläufen als herkömmliche Systeme. Smart Grids „nutzen digitale Kommunikationstechnologien, um einen bidirektionalen Stromfluss zu ermöglichen“. Aber das ist noch nicht alles, sie ermöglichen auch einen effizienten Fluss von „Informationen zwischen Verbrauchern, Erzeugern und Netzbetreibern“.
Ähnlich definiert Energy Your Way, ein US-amerikanisches Energieunternehmen, ein Smart Grid wie folgt: „Moderne Stromnetze, die fortschrittliche Technologien nutzen, um Effizienz, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit zu verbessern.“ Die Energieexperten behaupten, dass sich Smart Grids ziemlich stark von herkömmlichen Netzen unterscheiden, weil sie „IoT-Geräte, Sensoren und Zähler“ für Echtzeitdaten zu Energieverbrauch, -verteilung und -erzeugung enthalten.“
Anushree Ramanath gibt ebenfalls eine umfassende Definition dessen, was ein Smart Grid ist. Er sagt: „Ein Smart Grid ist ein Stromnetz, das digitale und andere fortschrittliche Technologien zur Überwachung und Verwaltung“ des Stromtransports nutzt. Dieser Stromtransport erfolgt „von Erzeugungsquellen, um den unterschiedlichen Strombedarf der Endverbraucher zu decken“.
Aus allen drei Perspektiven erscheint ein Smart Grid als komplexes Stromsystem mit miteinander verbundenen Protokollen und mehreren Technologien. Smart Grids können mit anderen Worten als moderne Methoden zur Erzeugung, Verteilung, Verwaltung und Kontrolle von Strom bezeichnet werden.
Die IoT-Revolution von Smart Grids verstehen
Es besteht eine starke Verbindung zwischen IoT und Smart Grids, insbesondere bei der Förderung eines neuen Energieaspekts. Smart Grids nutzen IoT-Geräte wie intelligente Sensoren zur Datenerfassung und -übertragung an ein zentrales System.
Das zentrale System wird durch KI und Algorithmen des maschinellen Lernens für eine angemessene und fortschrittliche Analyse angetrieben. Nach der Analyse der Daten werden genaue Erkenntnisse generiert und für fundierte Entscheidungen genutzt.
Was sind die Vorteile von IoT in Smart Grids?
Die Forschung von Anna Ukovich, die in ihrem Blogbeitrag Building the Smart Grid: IoT Energy Management Systems veröffentlicht wird, fasst die Vorteile von IoT in Smart Grids zusammen. Darin wird behauptet, dass ein ultimativer Vorteil von IoT-fähigen Smart Grids gegenüber aktuellen oder traditionellen Netzen darin besteht, dass „aktuelle Stromnetze nicht dafür ausgelegt sind, dem immensen Ressourcenverbrauch und der Notwendigkeit, Daten für Milliarden von Verbrauchern weltweit zu übertragen, standzuhalten, IoT-Smart Grids jedoch dazu in der Lage sind.
Anna behauptet weiterhin, dass IoT-Smart Grids besser sind als andere Netzsysteme, weil sie Folgendes können:
- Intelligente Sensoren verwenden, um Energiespitzen und Geräteausfälle automatisch zu erkennen
- Prädiktive Analysen verwenden, um Stromausfälle zu verhindern
- Strom schnell an diejenigen weiterleiten, die ihn brauchen
Einfacher ausgedrückt: Wenn IoT in die Stromverteilung integriert wird, verändert dies den Betrieb, die Erzeugung, die Verteilung und das Endbenutzererlebnis.
Hier sind die Vorteile der Implementierung von Smart Grid-Management-Lösungen.
Smart Grids – IoT-Revolution für Energieeffizienz
Die Smart Grids – IoT-Revolution führt aus mehreren Gründen zu Energieeffizienz. Erstens befasst sich die Innovation mit Problemen ineffizienter Managementprozesse.
Sie führt das Konzept der vorausschauenden Wartung ein, das die frühzeitige Erkennung von Systemfehlern, Ausfallzeiten oder Ausfällen erleichtert. Dies ist durch den Einsatz intelligenter IoT-Sensoren für Echtzeitüberwachung und Datenanalyse möglich.
Im Wesentlichen können Smart Grids potenzielle Probleme leicht erkennen und frühzeitig proaktiv angehen. Dies minimiert oder eliminiert in einigen Fällen die Möglichkeit von Ausfallzeiten und unerwarteten Ausfällen.
Smart Grids – IoT-Revolution für die ausgewogene Verteilung
IoT-fähige Energiegeräte wie intelligente Sensoren können Daten zu Mustern, Bedarf und Energieversorgung überwachen und sammeln.
Die Muster zeigen, wie Verbraucher den bereitgestellten Strom nutzen. Die Daten zum Bedarf zeigen, ob der aktuelle Bedarf hoch oder niedrig ist. Die Daten zum Angebot helfen, Energieverschwendung zu reduzieren.
Zusammengenommen hilft IoT in der Energie- und Versorgungswirtschaft dabei, Energieerzeugung und -versorgung auszugleichen.
Smart Grids – IoT-Revolution für erneuerbare Energien
Die Integration von IoT in Smart Grids führt zur Nutzung erneuerbarer Energien. Zu diesen Möglichkeiten gehören die Nutzung von Solarmodulen und Windenergie.
Smart Grids für erneuerbare Energien verfügen über Schalter, die ihnen eine andere Option für Energieerzeugungsquellen bieten.
In Smart Grid-Systeme eingebettete IoT-Geräte ermöglichen eine Echtzeitüberwachung der Energieerzeugung. Dies ermöglicht einen Ausgleich.
Smart Grids – IoT-Revolution zur Kosteneinsparung
Smart Grids nutzen digitale Kommunikationstechnologien zur verbesserten Überwachung, Verwaltung und Steuerung des Stromflusses.
Der ROI der Smart Grid-IoT-Implementierung ist weitaus höher und vielversprechender als der herkömmlicher Netzsysteme. Smart Grids sind eine hervorragende Innovation zur Kosten- und Abfalleinsparung. Dieser Vorteil gilt für Unternehmen, Versorgungsunternehmen und Verbraucher.
Durch die Verwendung von IoT-Sensoren zur Netzüberwachung ermöglicht IoT Smart Grids eine vorausschauende Wartung. Dies trägt dazu bei, die Kosten für den Austausch beschädigter Geräte zu senken. Durch die IoT-Integration können Smart Grids außerdem die Versorgung ausgleichen und so Kosten sparen.
Herausforderungen bei der Implementierung von IoT in Smart Grids
Die Herausforderungen bei der Weiterentwicklung von IoT-gestützten Smart Grid-Technologien sind komplex. Und weil wir Ihnen einen klaren Überblick über diese Herausforderungen geben möchten, haben wir sie in drei Unterkategorien unterteilt:
- Die allgemeinen IoT-Herausforderungen für Smart Grids
- Die Herausforderungen der Cybersicherheit bei IoT-gestützten Smart Grids
- Die Herausforderungen bei der Ausweitung von IoT-Smart Grid-Technologien
Allgemeine Smart Grids IoT Revolution Herausforderungen
Die Integration von IoT in die Smart Grid-Technologie bedeutet, dass Sie mit mehreren Sicherheitsalgorithmen zu tun haben. Es bedeutet auch, dass Sie mit Protokollen und Richtlinien unterschiedlicher Art und Herkunft zu tun haben. Daher ist es normal, dass Sie mit diesen Herausforderungen der Smart Grid-IoT-Revolution rechnen.
Skalierbarkeit
Smart Grids sollen große Gebiete abdecken, darunter große Dörfer, Städte, Staaten und sogar ein ganzes Land. Dies bedeutet sicherlich, dass große Mengen an intelligenten IoT-Geräten und -Objekten benötigt werden. All dies kann jedoch das Netzwerk belasten und zu schwachen Verbindungen führen, was sich letztendlich auf die Skalierbarkeit auswirkt.
Mobilität
Die häufige Notwendigkeit von Bewegung und Umzügen erhöht den Bedarf an Authentizität und sicherer Kommunikation. Dies ist normalerweise normal und in sich verändernden Umgebungen dringend erforderlich. Dies kann ernsthafte Probleme mit Sicherheitszählern, Ladestationen usw. aufwerfen.
Bereitstellung
Wenn Smart Grids ein ganzes Land abdecken müssen, müssen IoT-Geräte und -Objekte in großen Mengen bereitgestellt werden. Manchmal macht dies die Einrichtung von Smart Grid-Infrastrukturen an unsicheren Orten erforderlich. Situationen wie diese erhöhen die Kosten für Einrichtung, Überwachung, Steuerung und Verwaltung. Außerdem wird es dadurch sehr schwierig, alle Geräte und Strukturen zu sichern.
Legacy-Systeme
Oftmals sind bereits Technologien im Einsatz, die möglicherweise nicht auf dem neuesten Stand oder mit IoT-fähigen Smart Grids kompatibel sind. Dies wird eine ernsthafte Herausforderung für die IoT-Revolution des Smart Grids darstellen.
Heterogenität
Die Implementierung der IoT-Revolution des Smart Grids beinhaltet die Verwendung von IoT-Geräten, -Netzwerken und -Protokollen aus unterschiedlichen Quellen. Dies kann zu Kommunikationsproblemen führen und die Effizienz der Sicherheit beeinträchtigen. Solche Dynamiken können sich auch auf Upgrades und Updates auswirken.
Interoperabilität
Dies ist ein Ergebnis der Heterogenität, die Probleme bei Kommunikation, Support und Inkompatibilität mit sich bringt. Die Verwaltung von IoT-Geräten und Smart Grid-Systemen wäre viel einfacher, wenn alle Geräte und Objekte dieselben Protokolle verwenden, vom selben Hersteller stammen und miteinander kommunizieren würden. In solchen Fällen gibt es keine Probleme bei Kommunikation, Aktualisierung, Verwaltung und Kontrolle.
Vertrauensmanagement
Dennoch können Heterogenität und Interoperabilität dazu führen, dass im Zuge der IoT-Revolution Systeme mit unterschiedlichen Managementteams eingerichtet werden. Mit anderen Worten: Verschiedene IoT-Geräte und -Netzwerke, einschließlich Objekte, werden von unterschiedlichen Stellen verwaltet und können auch von unterschiedlichen Stellen reguliert werden. Dies kann zu ernsthaften Kommunikationsproblemen führen.
Cybersicherheit in IoT-gestützten Smart Grids
Smart Grids verwenden Sensoren und Netzwerke, um zu kommunizieren und wichtige Daten zu übermitteln. Die Tools sind auch für eine genaue Analyse sowie ein effizientes Management wichtig. Die Einführung von Netzwerken und Datenaustausch bringt jedoch Sicherheitsprobleme mit sich. Da IoT ein integraler Bestandteil davon ist, müssen auch Probleme mit Cyberangriffen ernst genommen werden.
Timing
Unsere allgemeinen Herausforderungen im Rahmen der IoT-Revolution für Smart Grids wären nicht vollständig, wenn wir den Faktor Zeit/Latenz nicht berücksichtigen würden. Dies hat mit der Reaktionsgeschwindigkeit oder -zeit zu tun. IoT-Smart Grids benötigen Geräte und Objekte, die Echtzeitfunktionen unterstützen. Nur so können Effizienz und Netzoptimierung mit IoT sichergestellt werden. Smart Grid-Systeme mit Echtzeitleistung werden sicherlich die Anforderungen sowohl der Versorgungsunternehmen als auch der Endbenutzer erfüllen.
Cyber-physische Herausforderungen der Smart Grids IoT-Revolution
Chakib Bekara geht davon aus, dass Smart Grids durch die Integration von IoT und Netzwerksystemen cyber-physische Systeme sind. Daher werden sie mit den folgenden Cybersicherheitsherausforderungen konfrontiert sein.
Die Herausforderungen der IoT-Revolution dieser Smart Grids umfassen:
Identitätsbetrug/Identitätsfälschung
Ein Angriff auf Smart Grids zur unbefugten Kommunikation. In diesem Fall kann ein anderer Benutzer gehackt werden, um den Energieverbrauch eines anderen Benutzers zu bezahlen.
Abhören
Ein Angriff auf IoT-Smart-Grid-Geräte, die Daten austauschen, um Informationen zum Datenverbrauch zu stehlen.
Datenmanipulation
Wenn Angreifer Ihre Geräte abhören können, können sie private Daten manipulieren. Sie können die Daten ändern und Preise anpassen, was für den Benutzer nicht gut wäre.
Autorisierungs- und Kontrollzugriffsprobleme
Dieses Problem tritt aufgrund von Schwachstellen in IoT-Geräten auf. Ein nicht autorisierter Benutzer kann Zugriff erhalten, um sie zu manipulieren oder sogar zu beschädigen. In anderen Fällen können die Angriffe zu unerwarteten Stromausfällen führen.
Cyber-Angriffe
Die IoT-Revolution der Smart Grids bringt die Herausforderung von Cyber-Angriffen mit sich, da die Systeme mit Netzwerken kommunizieren. Das bedeutet, dass IoT-fähige Smart Grids das Ziel böswilliger Angreifer sein können, die Chaos anrichten wollen. Außerdem laufen Smart Grids auf Software, die mit Malware oder Viren infiziert sein kann und ernsthaften Schaden anrichtet.
Herausforderungen bei der Ausweitung der Smart Grid-Technologie
Wirtschaftliche Erholung
Seit Covid-19 gab es in vielen Ländern auf der ganzen Welt wirtschaftliche Erholungsmaßnahmen. Einige haben funktioniert, andere nicht. Viele versuchen immer noch, sich vollständig von einem totalen Lockdown zu erholen, der ihre Wirtschaft zum Einsturz gebracht hat. Auch die Finanzierung vieler Projekte ging zurück, und viele Spender und Interessenvertreter haben sich dauerhaft zurückgezogen.
Im Falle von Smart Grid-Investitionen wird die Welt mehr Ressourcen benötigen, um diese Innovation auszubauen. Untersuchungen haben gezeigt, dass für eine angemessene Ausweitung der Smart Grids-IoT-Revolution mindestens das Doppelte investiert werden muss. Dies ist in der Tat eine sehr anspruchsvolle Aufgabe, da viele Länder immer noch darum kämpfen, ihre Wirtschaft wiederzubeleben.
Preis- und Ressourcenschwankungen
Eine der Herausforderungen bei der Ausweitung der Smart Grids-IoT-Revolution sind die Ressourcenknappheit und Preisschwankungen. Da viele Länder auf erneuerbare Energien umsteigen, werden die Nachfrage und die Ressourcen für fossile Brennstoffe knapp. Fossile Brennstoffe sind jedoch wichtig für die Stromversorgung von Smart Grids.
Routeninstabilität
Der EvIndustryBlog geht davon aus, dass „Routeninstabilität ein Faktor ist, der zu Paketverlusten führt. Daher müssen die Wissenschaftler, die Smart Grids entwickeln, eine kostengünstige und zugleich innovative Lösung entwickeln, um den Paketverlust im Netzwerk zu reduzieren.“
Es muss alles vorbereitet werden, damit die Smart Grids-IoT-Revolution reibungslos verläuft. Damit dies jedoch passieren kann, müssen die Stromversorger alle Probleme mit Paketverlusten beheben. Dies wird einen großen Beitrag zur Zuverlässigkeit des Netzwerks leisten.
Daher müssen Smart Grid-Manager immer wirksame Wege finden, um Cyberangriffe auf die Smart Grids zu erkennen und zu verhindern. Dies ist sehr wichtig, um eine stabile Stromversorgung und ein Smart Grid-Management sicherzustellen.
FAQs zur Smart Grids IoT Revolution
Was sind Smart Grids im IoT?
Smart Grids sind einfach moderne Energietechnologien zur Stromerzeugung, -übertragung und -verteilung, die durch IoT angetrieben werden. Wenn IoT gut in Smart Grids integriert ist, erscheinen verschiedene komplexe Prozesse einfach. Sie spielen auch eine wichtige Rolle bei der Identifizierung und Lösung von Problemen im Netz. Weitere Probleme, bei deren Lösung das Smart Grid hilft, sind unerwartete Ausfälle, Sicherheitsprobleme, erneuerbare Energien usw.
Was ist eine Zusammenfassung des Konzepts von Smart Grid?
Wir möchten das gesamte Konzept als fortschrittliche Stromnetztechnologie mit Automatisierungsfunktionen, starker Kommunikation und Netzwerken zusammenfassen. Smart Grids verfügen auch über effiziente Überwachungsfunktionen, Management und Kontrollen von der Stromerzeugung bis zum Verbrauch. Mit IoT-fähigen Smart Grids können Sie in Echtzeit überwachen und verwalten.
Was sind die Anwendungen von Smart Grids?
Zu den Smart Grid-Anwendungen gehört die Verwendung fortschrittlicher Technologien wie intelligenter Messsysteme oder Infrastrukturen. Dazu gehört auch die Integration von IoT-Technologien, die die Verwendung intelligenter Sensoren, IoT-Geräte und -Verbindungen ermöglichen.
Was ist das Hauptmerkmal eines IoT-fähigen Smart Grids?
IoT-fähige Smart Grids verfügen über zahlreiche Funktionen. Zu den wichtigsten zählen jedoch intelligente Zähler, Versorgungsbilanz, vorausschauende Wartung und erneuerbare Energien. Weitere wichtige Funktionen sind Stromerzeugung, -übertragung und -verteilung, Kostensenkung usw.