Die politische Zielsetzung, in Deutschland bis 2045 Treibhausgasneutralität zu erreichen, stellt eine der größten Herausforderungen der heutigen Zeit dar. Diese Aufgabe betrifft alle Sektoren mit Energiebedarfen gleichermaßen und kann nur durch eine intensive Zusammenarbeit aller Akteure gelöst werden. Für das Gelingen der politischen Zielsetzungen stellen technisch-wissenschaftliche Innovationen und vor allem gesellschaftliche Akzeptanz der kommenden Transformationsprozesse die wesentlichen Tragsäulen dar. Von den Erzeugungsquellen bis hin zu den Verbrauchsstellen sind signifikante Veränderungen im gesamten Energiesystem zu erwarten. Je weiter der Transformationsprozess der bereits begonnenen Wärme- und Mobilitätswende voranschreitet, desto stärker wird die Nutzung von elektrischer Energie als Endenergie zunehmen. Dies betrifft in besonderem Maße die Verteilnetze, in denen vielfach neue, verbrauchsintensive Lasten wie Wärmepumpen und Ladepunkte für Elektrofahrzeuge sowie lokale Einspeiser wie Photovoltaik und Windkraft hinzukommen.

Für diese Belastungen waren die Verteilnetze, die seit Beginn der Elektrifizierung vor 150 Jahren historisch gewachsen sind, nie geplant. Damit die Verteilnetze auch in Zukunft die benötigten Energiemengen sicher und zuverlässig transportieren können, werden neben Umbau und Ertüchtigung auch innovative und neue Konzepte zum Einsatz kommen müssen. Höheren Belastungen ausschließlich mit konservativen Netzplanungs- und Verstärkungsmaßnahmen zu begegnen, wird künftig weder wirtschaftlich noch technisch sinnvoll sein. Wissenschaftliche Untersuchungen haben ergeben, dass Zeitpunkte mit einer Netzüberlastung, über den Jahresverlauf gesehen, eher selten vorkommen. Mit einer aktiven Netzführung, die den Einsatz einer Netzzustandsprognose beinhaltet, können Netzengpässe prognostiziert und insbesondere durch den Einsatz von Flexibilitäten präventiv behoben werden. Jedoch war gerade in der Mittel- und Niederspannungsebene eine aktive Netzführung lange Zeit nicht erforderlich und demnach auch kaum realisiert und erforscht. Die Etablierung von lokalen Energiemärkten ermöglicht einen Marktzugang für Privathaushalte und somit eine effiziente und verursachergerechte Integration von Wärmepumpen und Ladeinfrastruktur.  Im Rahmen des Forschungsprojektes PEAK wurde eine gemeinsame Plattform für aktive Netzführung und einen Peer-to-Peer-Energiehandel entwickelt und im Smart-Grid-Labor auf Praxistauglichkeit hin untersucht (Details). Ziel dieses Forschungsprojektes war es insbesondere, ein Lösungskonzept zu entwickeln, das auf einzelnen und unabhängigen Software-Agenten in einem Agentensystem beruht, sodass Anpassungen und Erweiterungen einfach realisierbar sind.

Neben den Herausforderungen im Stromsektor rückt auch der Wärmesektor immer weiter in den Fokus. Der Anteil des Wärmesektors am Endenergieverbrauch ist enorm. Im Zuge der Wärmewende und der kommunalen Wärmeplanung sind auch in diesem Sektor fundamentale Transformationen zu erwarten. Hinsichtlich einer effizienten und wirtschaftlichen Gestaltung der künftigen Wärmeversorgung gibt es noch viele offene Forschungsfragen.

Um die Transformationsprozesse möglichst effizient zu gestalten und aufeinander abzustimmen, soll im Projekt InterPhaSe die bereits bestehende Plattform aus PEAK um den Wärmesektor erweitert werden. Das Herzstück der Plattform stellt die Netzzustandsprognose dar, die, um den Wärmesektor erweitert, Optimierungspotenzial bei künftigen Energieflüssen aufzeigen kann. Ziel ist es, einen automatisierten Energie- und Flexibilitätshandel über die Handelsplattform zu ermöglichen und in Engpasssituationen automatisiert oder durch manuelles Eingreifen des Netzbetreibers aktiv steuern zu können. Zudem sollen Synergien und Wechselwirkungen zwischen Strom- und Wärmesektor ermittelt werden, um daraus Strategien zur Infrastrukturoptimierung abzuleiten. Diese Strategien sollen sowohl einen Beitrag für die kommunale Wärmeplanung leisten, indem das Potenzial für die Installation von Wärmesystemen erforscht wird, als auch Anwendung in der künftigen aktiven Netzführung finden.

Das Projekt soll durch einen Feldtest abgeschlossen werden. Ziel dieses Feldtestes ist es, in einem realen Netz die entwickelten Software-Agenten zu implementieren und die aufgebaute Plattform unter Realbedingungen zu testen. Die Ergebnisse dieses Feldtestes sollen dazu beitragen, Erfahrungswerte und neue Erkenntnisse zu sammeln, um auf dieser Basis die Plattform nicht nur auf technischer Ebene zu optimieren, sondern auch für den Anschlusskunden attraktiv zu machen. Denn die gesellschaftliche Akzeptanz stellt eine fundamentale Tragsäule für das Gelingen der anstehenden Transformationsprozesse dar.

Das Vorhaben wird durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung mit circa 840.000 € von der europäischen Union und dem Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.