In zahlreichen Projekten mit renommierten Forschungspartnern gestalten wir die Welt von morgen.
Als Innovationstreiber und Technologieführer arbeiten wir im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE), des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR), des Bundesministeriums für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUKN), sowie europäischer Fördermittelgeber an diversen Forschungsprojekten.
Forschungsprojekte nach Branchen
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Grid & Energy Management
Intelligente Lösungen für Energienetzbetreiber der Sparten Strom, Gas, Wärme, Öl und Wasser. Schwerpunkte sind moderne Netzleitsysteme und Energiehandelssoftware für den Netz- und Energiemarkt.
DAEDALOS
Entwicklung, Integration und Demonstration von fortschrittlichen Software-Tools in SCADA-Systemen zur Kombination von Teslas und Edisons Welt, um hoch-, mittel- und niedrig spannungs- hybriden AC/DC-Netzen zu realisieren.
Das Innovationsprojekt DAEDALOS optimiert die Verbindung zwischen der Gestaltung von Stromsystemen, der präoperativen Planung und der Echtzeitüberwachung, um die Stabilität zukünftiger Stromsysteme, einschließlich hybrider AC/DC- und HVDC-Netze, zu gewährleisten.
Das Hauptziel von DAEDALOS ist die Entwicklung und Erprobung innovativer Werkzeuge in zwei realistischen Demonstratorumgebungen, die die Netzstabilität und -zuverlässigkeit in hybriden AC/DC-Systemen und HVDC-Stromnetzen sicherstellen.
Messgerätunabhängige QKD und sichere Systemsynchronisation für Anwendungen in Gasleitsystemen und kritischer Infrastruktur.
Quantenschlüsselverteilung für kritische Infrastruktur.
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Quanten-Schlüsselverteilungssystems (QKD) auf Basis des neuartigen Materials Lithiumniobat-auf-Isolator (LNOI). Die forschenden Institutionen beabsichtigen, ein chipbasiertes und messgerätunabhängiges QKD-System, bekannt als MDI-QKD, zu realisieren. MDI-QKD stellt eine spezielle Form der Quanten-Schlüsselverteilung dar, bei der mehrere Nutzer Quantensignale an einen zentralen Knoten übermitteln.
Durch die Überprüfung der Korrelation von Messergebnissen wird die Vertraulichkeit des Schlüsselaustauschs sichergestellt, während gleichzeitig eine Reihe bekannter Angriffsvektoren auf das Detektionssystem ausgeschlossen wird.
Ein spezifischer Anwendungsfall, den die PSI mit ihren Partnern in diesem Projekt untersucht, ist der Einsatz in der sicheren Kommunikation für Gasleitsysteme, wie dem PSIcontrol.
ENSURE erforscht innovative Lösungen, um das Stromnetz zukunftsfit zu machen. Dabei setzt ENSURE auf einen modularen Ansatz mit Bausteinen für zukünftige Netzstrukturen und denkt auch die Sektorenkopplung mit. Kernaufgabe der Forschung ist, Technologien zu entwickeln und zu testen, die im Zuge anstehender Veränderungen eine Versorgungssicherheit gewährleisten. Die Ansprüche an die Energieversorgung von morgen sind dabei hoch: Sie muss zuverlässig, wirtschaftlich und nachhaltig sein, gleichsam muss die Gesellschaft sie in der Breite akzeptieren.
Die PSI fokussierten in diesem Vorhaben auf KI-basierte Technologien für das zukünftige Assetmanagement, welches auch die Berücksichtigung der Redispatchmaßnahmen im Rahmen von Wartung- und Instandhaltungsmaßnahmen beinhaltet. PSI engagiert sich auch an Konzepten für den komplexen Datenaustauch zwischen Netzebenen und –betreibern.
Assistenzsysteme für einen sicheren Betrieb von Verbundnetzen mit geringer Trägheit.
Das Projekt LI-SA widmet sich der Herausforderung der Systemführung in Verbundnetzen, insbesondere in Übertragungsnetzen, die in den letzten Jahren zunehmend komplexer geworden ist. Der zunehmende Wegfall rotierender Massen von herkömmlichen Kraftwerken und die Zunahme Umrichter geprägter Erzeugungsanlagen erfordert neue Konzepte. Die Aufrechterhaltung der Netzsicherheit bleibt jedoch von höchster Bedeutung. In diesem Kontext spielt die Online-Durchführung dynamischer Netzsicherheitsbewertungen (Online-DSA) eine entscheidende Rolle für Netzbetreiber, um die Netzstabilität während des laufenden Netzbetriebs zu bewerten.
Die PSI konzentriert sich auf die Erprobung von hybriden SCADA-Netzüberwachungs- und EMT-Simulationssystemen sowie von Assistenzsystemen mit DSA-Funktionalitäten zur Entscheidungsfindung in Systemen mit geringer Trägheit.
Erprobung kurativer Entlastungsmaßnahmen in Höchst- und Hochspannungsnetzen.
Im Projekt PROGRESS werden kurative Maßnahmen zur Entlastung in Höchst- und Hochspannungsnetzen erforscht und getestet. Diese Maßnahmen passen Aktoren im Netz an, um Spannungen und Ströme nach Fehlern gezielt zu beeinflussen, was die Auslastung des Netzes effizienter gestaltet und präventive Engpassmanagementmaßnahmen reduziert. Der Einsatz erfordert eine umfassende Analyse und Erweiterung der Systemarchitektur, sowohl auf Seite der Leitsysteme als auch der Sekundärtechnik, sowie die Verknüpfung mit betrieblichen Prozessen und die Koordination zwischen Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern.
Der Forschungsbedarf ergibt sich aus den Anforderungen an einen sicheren und effizienten Einsatz kurativer Maßnahmen. Im Forschungsprojekt werden zwei Schwerpunkte adressiert, welche im Rahmen von Feldtests pilotiert werden. Zum einen werden temporäre thermische Engpassströme berechnet, welche die Höherauslastung von Leiterseilen bei gegebenen Witterungsbedingungen für eine bestimmte Zeitdauer ermöglichen. Darüber hinaus wird die Bestimmung von kurativen Maßnahmen an der Schnittstelle von Übertragungs- und Verteilnetzen sowohl im Leitsystem als auch im Feld implementiert. Hierbei wird die Abstimmung zwischen Übertragungsnetzbetreiber und Verteilnetzbetreiber sowie die optimierte Bestimmung von kurativen Maßnahmen berücksichtigt. Diese Informationen werden dann an die Feldtechnik übermittelt, sodass im Bedarfsfall eine automatisierte Auslösung der kurativen Maßnahme erfolgen kann.
Kritische Komponenten für den verteilten und sicheren Netzbetrieb.
Die Elektrifizierung des Mobilitäts- und Wärmesektors sowie die steigende Einspeisung durch Photovoltaik-Anlagen stellt eine Herausforderung für Verteilnetzbetreiber dar, da die Verteilnetze nicht für die sich verändernden Leistungsflüsse ausgelegt sind.
Daher ist eine KI Technologie, mit Schwerpunkt auf Netzautomatisierung, Bewertung der Netzdaten (Qualitatives Labeln), sowie aktive Netzführung erforderlich, um in zukünftigen Szenarien eine hohe Versorgungsqualität zu gewährleisten und den Netzausbau mit optimalen Strategien zielgerichtet auszulegen. Netzzustandsüberwachung auf Nieder- und Mittelspannungsebene, sowie die Integration steuerbarer Anlagen notwendig, um Lasten und Einspeisungen netzdienlich einzusetzen.
Die Digitalisierung des elektrischen Verteilnetzes mittels einer Energie-Internet-of-Things-Plattform (eIoT) und aktiver Netzführung durch Smart Grid Microservices ist ein notwendiger Schritt, den die PSI hier unter Zuhilfenahme von SIqualicision AI, PSIngo und PSIconnect realisiert.
Im Projekt DISEGO arbeiten Forschung und Industrie interdisziplinär zusammen, um eine zukunftsfähige Technologie zu entwickeln und in die Praxis zu überführen.
Belastungsoptimierte Arbeitsgestaltung für Netzleitstellen kritischer Infrastruktur.
Das Forschungsvorhaben Beautiful zielt darauf ab, Leitwartensimulatoren, Trainingskonzepte und ergonomische Assistenzsysteme zur Unterstützung der Entscheidungsfindung des Leitstellenpersonals zu entwickeln.
Eine sichere Betriebsführung von Energiesysteminfrastrukturen wie Strom- und Gasnetzen basiert auf zuverlässigen Technologien und den Erfahrungen des Personals in den Leitstellen. Wegen der steigenden Komplexität im Betrieb sind die Mitarbeiter jedoch größeren Herausforderungen ausgesetzt. Ähnliche Entwicklungen sind in vielen Branchen zu beobachten, in denen komplexe Systeme überwacht werden.
Die Evaluation erfolgt anhand der Energieversorgung in regionalen Verteilnetzen und basiert auf arbeitswissenschaftlichen Untersuchungen zur kognitiven Ergonomie. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in übertragbare Konzepte überführt werden, um die Arbeitsbelastung des Leitstellpersonals zu verbessern.
Ziel von PSI ist es, innovative Bedienkonzepte und Assistenzsysteme für unterschiedliche Belastungssituationen zu erforschen. Ein Prozess-Simulator soll authentische Versorgungs- und Transportsituationen sowie außergewöhnliche Stresssituationen und Cyberangriffe abbilden, um ganz neue Nutzererlebnisse zu ermöglichen.
Industrielle Künstliche Intelligenz für Sicherheit in Gasnetzen. Insbesondere adversarisches Reinforcement-Learning zum Aufdecken von Sicherheitslücken und unüberwachte Anomalie-Detektion, für ein sicheres Gasnetz.
Das Gesamtvorhaben IKIGas hat das Ziel innovative, selbstlernende Werkzeuge zur Analyse, Prognose und Entscheidungsunterstützung für Gasnetze zu entwickeln. Mit Hilfe von Industrieller Künstlicher Intelligenz sollen Anomalien schneller erkannt und geeignete Abwehrreaktionen ermittelt werden. Dadurch wird die Resilienz des Gasnetzes gestärkt und die Versorgungssicherheit verbessert.
Ausgewählte Anwendungsszenarien zur Nutzung Künstlicher Intelligenz in der zivilen Sicherheitsforschung werden anhand eines Demonstrators mit realen Daten validiert. Dazu gehört die parallele, iterative Ermittlung von Entscheidungsempfehlungen, um rechtzeitig Gegenmaßnahmen einzuleiten und Krisen frühzeitig zu erkennen oder zu vermeiden.
Es sollen Indikatoren für potenzielle Krisen unabhängig von deren Ursachen identifiziert werden. Besonders herausfordernd ist es, wenn kleinere Probleme zu einem kritischen Zustand führen. In solchen Fällen fehlt oft eine ausreichende historische Datenbasis, um ein KI-Modell zu trainieren. Daher wird der Einsatz des adversarischen Lernens erforscht, um die Entscheidungssicherheit zur Vermeidung kritischer Situationen zu erhöhen.
Logistiksoftware für die Analyse, Planung und Optimierung von Supply Chains sowie Warehouse- und Transport-Management-Systeme für Logistikdienstleister, Handel, Industrie und die Logistik an Flughäfen.
Construct-X
Digitale vertrauensvolle Zusammenarbeit in temporären Wertschöpfungsnetzwerken der Bauwirtschaft und des Industrie- und Anlagenbaus.
Das Projekt Construct-X wird mit seinen Partner einen föderierten Datenraum für die Baubranche aufbauen, um Daten für Anwendungen im Cloud-Edge-Continuum bereitzustellen. Ziel ist eine dezentrale, latenzfreie und sichere Verarbeitung sowie souveräne Bereitstellung der Daten.
Der Schwerpunk „Supply Chain- / Logistikmanagement“ der PSI fokussiert sich auf die Resilienz in diesem Zusammenhang.
Ziel ist es, die Identifikation erwartbarer und akuter Risiken in der Supply Chain bei der Auswahl von Wertschöpfungspartnern sowie im Design und der Steuerung der Logistikketten zu berücksichtigen und in ein umfassendes Supply Chain Management in Form eines digitalen Supply Chain-Zwillings zu integrieren.
In diesem Projekt wird in einem einjährigen Feldtest die Praxistauglichkeit verfügbarer Fahrzeuge und Ladeinfrastruktur für verschiedene Logistikaufgaben mit rund 320 E-LKWs überprüft. Ziel des Projekts ist es, die Ladeinfrastruktur (LIS) in Gewerbegebieten so zu realisieren, dass ansässigen Unternehmen eine kosteneffiziente und bedarfsgerechte Lademöglichkeit für E-LKWs gemeinsam nutzen können, die Auslastung der Ladeinfrastruktur erhöht wird und die Kosten für Unternehmen reduziert werden.
Die PSI realisiert mit einem cloudbasierten Konnektor-System die Verknüpfung der Datenströme um Smart-Charging-Lösungen in die Praxis zu bringen.
Ein intelligentes System zur Verbesserung der Effizienz und Wirksamkeit der Zollkontrolle von Passagiergepäck bei der Ankunft von internationalen Flügen.
Die Gepäckzollkontrollsysteme an Flughäfen erkennen und verarbeiten Fälle von Gepäck, das Schmuggelware enthält, d.h. Waren, deren Import illegal ist oder deren Import nicht zur Zollabfertigung deklariert wurde. Je nach Risikobewertung einer bestimmten Ankunft kann das Gepäckzollkontrollpersonal entscheiden, sämtliches Gepäck des ankommenden Fluges durch nicht-invasive Screening-Geräte (Röntgen/CT) zu leiten, um verdächtiges Gepäck zu identifizieren, das dann für eine manuelle Inspektion als geeignet angesehen wird.
Grüner Digitaler Zwilling mit Industrieller Intelligenz für CO2-sparende kooperative Mobilität & Logistik im ländlichen Raum.
Der Verkehr in Deutschland trägt erheblich zu den CO2-Emissionen bei, insbesondere in ländlichen Gebieten, wo Menschen in Außenquartieren durch ihr Mobilitätsverhalten mehr CO2 ausstoßen als in urbanen Regionen. Darüber hinaus sind im ländlichen Raum die Lieferungen und Transporte von Waren oft mit längeren Fahrtstrecken verbunden als in Metropolregionen. Zudem ist der Onlinehandel auf dem Land stark vertreten, wobei dessen globale Logistik mehr Emissionen verursacht als regionale Wirtschaftskreisläufe.
Das Projekt GreenTwin entwickelt eine nachhaltige Logistik für die letzte Meile durch eine KI-gestützte Plattform, die CO2-Emissionen mit Logistikdiensten verknüpft. Ein digitaler Zwilling berechnet in Echtzeit die Ökobilanz regionaler Lieferungen basierend auf Wohnformen, Versorgungs-, Infrastruktur-, Freizeit- und Mobilitätsangeboten sowie der demografischen Zusammensetzung. Darauf aufbauend werden Simulationen entwickelt und Methoden der Künstlichen Intelligenz erforscht, um die Logistik auf der letzten Meile CO2-sparender zu gestalten und die Lebens-, Arbeits- und Aufenthaltsqualität zu steigern. Das Ziel ist, die Abhängigkeit von großen Internet-Handelsplattformen zu verringern und regionale Produkte CO2-sparend zu bündeln.
Die PSI bringt dabei ihr Know-How aus dem Bereich der Logistik, insbesondere der Tourenplanung in ein Konsortium namhafter Forschungspartner ein.
Enterprise-Resource-Planning- (ERP) und cloudbasierte Manufacturing-Execution-Systeme (MES) zur Steuerung und Optimierung von Produktionsprozessen in der Fertigungsindustrie.
BaSys4Transfer
Verwaltungsschalen und Digitale Zwillinge für die Produktion.
In dem Forschungsprojekt BaSys4Transfer wird daran gearbeitet Hürden bei der Digitalisierung der Produktion für kleine und mittlere Unternehmen abzubauen. Das Projekt knüpft an zwei vorherige BaSys-Förderprojekte an. In diesem dritten Projekt soll die Middleware für die Nutzung in der Breite vorbereitet werden.
Die Motivation des Projekts besteht darin, die standardisierte Verwendung von digitalen Zwillingen basierend auf Verwaltungsschalen in Softwaresystemen zur Fertigungssteuerung wie ERP, MES und SCADA zu fördern. Zu den Zielen gehören die Modellierung von Fertigungsprozessen in MES-Systemen unter Verwendung von Verwaltungsschalen sowie der Wandel von klassischen Arbeitsplan-Modellen hin zu prozessorientierter Fertigungssteuerung mittels BPMN. Zudem wird die Integration und Anbindung von Legacy-Systemen sowie die Konnektivität mit Industrie 4.0 Systemen, wie MDE und Anlagen-Parametrierung, angestrebt.
