Vier aktuelle Entwicklungen kennzeichnen die laufenden und bevorstehenden Veränderungen in der gegenwärtigen Evolutionsphase als Indikatoren für eine Übergangsphase zu verteilten und multimodalen Smart Grids. Sie können daher als treibende Kräfte des Wandels verstanden werden:

• Erstens verlagert sich die Stromerzeugung von großen Kapazitäten im Hochspannungsnetz zu kleinen Einheiten im Verteilungsnetz. Mit dezentralen und erneuerbaren Energiequellen (DER) stützt sich die Stromversorgung zunehmend auf Anlagentypen, die anfällig für Prognosefehler sind. Während bisher die Zuverlässigkeit beim Betrieb großer Kraftwerke im Vordergrund stand, bringen kleine Energieeinheiten neue Dimensionen der Betriebsunsicherheit mit sich.
• Zweitens: Während flexible Lasten in der Vergangenheit hauptsächlich in der industriellen Produktion eingesetzt wurden (und komplexen Verträgen und Prozesskontrollen unterlagen), kann das Flexibilitätspotenzial kleiner Lasten im Verteilernetz genutzt werden, um fehlende Stabilisierungskapazitäten im Hochspannungsnetz auszugleichen, sowohl durch direkte Steuerung als auch durch dynamische Tarife.
• Drittens werden immer mehr autonome Regler zur Netzstabilisierung und zur Integration von dezentralen Energiequellen im Stromnetz eingesetzt. Während autonome Regler seit vielen Jahren ein wichtiger Bestandteil von Übertragungsnetzen sind, werden nun immer mehr autonome Regler unterschiedlicher Art in Verteilernetzen installiert.
• Viertens wird, motiviert durch den Speicherbedarf für weitgehend dezentrale Energieversorgungssysteme, zusätzliches Flexibilitätspotenzial durch die Vernetzung der Infrastrukturen verschiedener Energiesysteme erschlossen. Durch direkte (z. B. Umwandlung von Strom in Methanisierung) und indirekte (z. B. Verlagerung des Energiebedarfs von einer Energieform auf eine andere) Kopplung der Energiesysteme werden ursprünglich nicht miteinander verbundene Energiesysteme dynamisch gekoppelt.

Die erste, zweite und dritte treibende Kraft des Wandels vergrößern den Verteilungsgrad des Energiesystems in Bezug auf Stromerzeugung, -nutzung und Netzbetrieb. Die Durchdringung des Energiesystems mit autonomen Reglern führt zur Entwicklung eines dezentralen adaptiven Systems. Aus technischer Sicht weist es die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Skalierbarkeit und Selbststabilisierung auf. Im Gegensatz zu diesen gewünschten Aspekten können sich aus der dezentralen und adaptiven Natur dieses Systems auch andere Effekte ergeben: Autonome Steuerungen können sich gegenseitig entgegenwirken und so zu unbeabsichtigtem Systemverhalten wie Schwingungen und instabilen Systemzuständen innerhalb eines Mehrfachsteuerungssystems führen. Aus der Perspektive der Forschung zu dezentralen Systemen können diese Steuerungskonflikte somit als unbeabsichtigte Effekte der Emergenz verstanden werden.

In diesem Projekt wird das sich entwickelnde multimodale verteilte Smart Grid als agentenbasiertes selbstorganisiertes System modelliert, um Steuerungskonflikte zu untersuchen und zu analysieren, die aus den emergenten Eigenschaften des vernetzten Systems resultieren. Im Rahmen eines kombinierten Ansatzes, der auf Methoden der multimodalen Smart-Grid-Simulation und den jüngsten Fortschritten in der Multi-Agenten-Systemarchitektur basiert, werden Metriken entwickelt, um diese Art von Steuerungskonflikten zu identifizieren und Systemzustände zu charakterisieren, die anfällig für Instabilitäten aufgrund von Steuerungskonflikten sind.