Post on 28-May-2020
„Industrie 4.0“ und
Energiesysteme der Zukunft
Dr. Udo Niehage
München, 07.04.2017
siemens.com © Siemens AG 2017
© Siemens AG 2017
07. April 2017 Seite 2 Dr. Udo Niehage
Das Energiesystem hat sich grundlegend verändert
Strom Gas Kälte/Wärme
Wind oder PV
(privat)
Speicher
Diesel-
Generator Microgrid
Elektromobilität
Intelligente Gebäude
Wärme-
speicher
Onshore-
Wind
Große PV-
Installation
Speicher
(Gas, Flüssigkeiten)
Biomasse
KWK
Gasverteilung
Energieveredelung
(Gase, Flüssigkeiten,
Chemie)
Gastransport
Offshore-Windpark
Onshore-Windpark
Gaslieferant Gaswerk
Fernwärme
(-kälte)
Intelligente Stromzähler
Netzleitstelle
Wasser-
kraftwerk
Gebäude,
Rechenzentren,
Nanogrid
Transformator
Umspannwerk Umspannwerk
Fossiles Kraftwerk
konventionelles Stromnetz
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07. April 2017 Seite 3 Dr. Udo Niehage
Das Energiesystem hat sich grundlegend verändert
Strom Gas Kälte/Wärme
Wind oder PV
(privat)
Speicher
Diesel-
Generator Microgrid
Elektromobilität
Intelligente Gebäude
Wärme-
speicher
Onshore-
Wind
Große PV-
Installation
Speicher
(Gas, Flüssigkeiten)
Biomasse
KWK
Gasverteilung
Energieveredelung
(Gase, Flüssigkeiten,
Chemie)
Gastransport
Offshore-Windpark
Onshore-Windpark
Gaslieferant Gaswerk
Fernwärme
(-kälte)
Intelligente Stromzähler
Netzleitstelle
Wasser-
kraftwerk
Gebäude,
Rechenzentren,
Nanogrid
Transformator
Umspannwerk Umspannwerk
Fossiles Kraftwerk
konventionelles Stromnetz
Neue Technologien
Digitalisierung
Verfügbarkeit
Wirtschaftlichkeit, Effizienz
Atomausstieg
Markt-
liberalisierung
Lokale Emissionen
Einsparung an
CO2-Emissionen
Elektrifizierung, steigende Nachfrage
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07. April 2017 Seite 4 Dr. Udo Niehage
Stromerzeugung durch neue Technologien wird wettbewerbsfähig
Prognosen für den Zeitraum 2015-35:
Disruption durch Speicher?
-40% Kosten (2015-2020)
PV: -45% → selbst Dachinstallationen
werden wettbewerbsfähig
Wind Offshore: -43% → Industrialisierung
der Fertigung und Vereinfachung der
Wertschöpfung
Wind Onshore: -22% → Verbesserung
durch Volllastenstundenzahl und neue
Standorte (Schwachwindturbinen)
Fossile Brennstoffe mit steigenden
Kosten: +32% Kohle, +12% Gas
Quellen: IHS (2015), Bloomberg (2016)
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07. April 2017 Seite 5 Dr. Udo Niehage
Unser Lösungsansatz: Dezentrale Energiesysteme
Ganzheitliches Energiekonzept: Kombination aus Stromerzeugung, Kraft-Wärme-Nutzung, Speicher, phys.
Netze, Automatisierung und Digitalisierung für Energieeffizienz, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit
Lösungen
– Virtuelle Kraftwerke
– Microgrids
– Netzleittechnik
Finanzierung / neue
Geschäftsmodelle
– Leasing
– Performance
Contracting
– Peer to Peer
Systeme
– Onshore Wind
– PV-Systeme,
Wechselrichter
– Energiespeicher
– FACTS u.DC
Produkte
Turbinen und Motoren
(250 kW bis 66 MW)
Transformatoren
Schutztechnik
Umspannwerke
Ausgewählte Elemente Dezentraler Energiesysteme
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07. April 2017 Seite 6 Dr. Udo Niehage
Das Energiesystem hat sich grundlegend verändert
Strom Gas Kälte/Wärme
Wind oder PV
(privat)
Speicher
Diesel-
Generator Microgrid
Elektromobilität
Intelligente Gebäude
Wärme-
speicher
Onshore-
Wind
Große PV-
Installation
Speicher
(Gas, Flüssigkeiten)
Biomasse
KWK
Gasverteilung
Energieveredelung
(Gase, Flüssigkeiten,
Chemie)
Gastransport
Offshore-Windpark
Onshore-Windpark
Gaslieferant Gaswerk
Fernwärme
(-kälte)
Intelligente Stromzähler
Netzleitstelle
Wasser-
kraftwerk
Gebäude,
Rechenzentren,
Nanogrid
Transformator
Umspannwerk Umspannwerk
Fossiles Kraftwerk
konventionelles Stromnetz
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07. April 2017 Seite 7 Dr. Udo Niehage
Elektrifizierung und Automatisierung – automatisiert und digital vernetzt
Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung –
wir verfügen über ein umfangreiches Lösungsangebot
Siemens Software
MindSphere – das cloudbasierte, offene IoT Betriebssystem
Siemens digitale Services
ganzheitliches IT-Sicherheitskonzept
Umfassende Konnektivität
Offene Schnittstellen
Data Analytics
Künstliche Intelligenz
Kundenspezifische Apps von Siemens
und Drittanbietern
Kostentransparenz
Unabhängigkeit vom Cloud-
Infrastruktur-Anbieter
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07. April 2017 Seite 8 Dr. Udo Niehage
Beispiel Microgrid –
bedarfsspezifische Software unterstützt Betreiber und Verbraucher
Siemens Software und digitale Services
Elektrische Systeme im Microgrid
MindSphere – Das cloudbasierte, offene IoT Betriebssystem
EnergyIP:
Flexibles, skalierbares Meter Data Management
Fault Detection: Probleme im Netz schnell, präzise
lokalisieren und analysieren
Demand Management: Lastenspitzen,
Angebot und Nachfrage im Netz optimal verteilen
Energiehandel/Blockchain: Handel von Energie
zwischen Prosumern
Leak Detection: Nicht nur bei Energie sondern auch
bspw. bei Wasser
Storage:
Fluktuation im Netz ausgleichen
EnergyIP Fault Detection Demand
Management
Energiehandel/
Blockchain Leak Detection Storage
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07. April 2017 Seite 9 Dr. Udo Niehage
Beispiel Transportwesen –
Produktivität der angeschlossenen Systeme verbessern
Siemens Software und digitale Services
Elektrische Systeme im Transportwesen
MindSphere – Das cloudbasierte, offene IoT Betriebssystem
Railigent: Rolling Stock Asset Management – höhere
Verfügbarkeit und vorausschauende Instandhaltung
Car Sharing: Autos nach Verfügbarkeit buchen und
mit anderen Nutzern teilen
Fleet Management: Instandhaltung, Nutzung und
Betrieb von Flotten
Railigent Car Sharing Fleet
Management
Verkehrs-
management
intermodales
Verkehrs-
management
Verkehrsmanagement: Verkehr auf der Straße oder
Schiene effizient steuern
intermodales Verkehrsmanagement: Verkehr über
alle Verkehrsträger hinweg effizient steuern
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07. April 2017 Seite 10 Dr. Udo Niehage
MindSphere bündelt Lösungen für den Betrieb von Infrastruktur
Elektrische Systeme im Microgrid und im Transportwesen
MindSphere – Das cloudbasierte, offene IoT Betriebssystem
Siemens Software und digitale Services
Betriebssystem einer Stadt
ganzheitliches IT-Sicherheitskonzept
EnergyIP Fault
Detection
Demand
Management
Energiehandel/
Blockchain
Leak
Detection Storage
Railigent Car Sharing Fleet
Management
Verkehrs-
management
intermodales
Verkehrs-
management
eCar
Charging
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07. April 2017 Seite 11 Dr. Udo Niehage
Anlage passt sich
Witterungsbedingungen an,
vermeidet Maximallast
→ bis zu 5% mehr
Energieerzeugung p.a.
Mehrwert für Kunden schaffen –
künstliche Intelligenz führt zu erhöhter Energieerzeugung
Lösung
Ergebnis
350 MW Windpark im
US-Bundesstaat Washington
mit 140 Turbinen wird
effizienter dank
künstlicher Intelligenz
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07. April 2017 Seite 12 Dr. Udo Niehage
Mehrwert für Kunden schaffen –
Transparenz und Analyse von Daten optimiert die Nutzung von Netzen
Stadtwerke Krefeld kann
kostenintensiven Netzausbau
vermeiden bzw.
Netzkapazität
um 35% steigern
Lösung
Ergebnis
Smart Grid für Wachtendonk
(NRW) mit 8.000 Haushalten
und 80% dezentraler
Energieerzeugung, vor allem
PV
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07. April 2017 Seite 13 Dr. Udo Niehage
Mehrwert für Kunden schaffen –
Energieversorgung digital optimiert
99% Verfügbarkeit der Turbine
durch vorausgegangenes
3D-Modelling,
vorausschauende
Instandhaltung und Remote-
Monitoring
Lösung
Ergebnis
Greifswald: Nord Stream
Pipeline Landestation vor
Bau vollständig digital
modelliert (digitaler Zwilling)
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07. April 2017 Seite 14 Dr. Udo Niehage
Innovationen bei Siemens –
Dekarbonisierung der Mobilität durch Elektrifizierung
eHighway:
Elektrischer Lastverkehr
– Demonstrationsprojekte in
Schweden und Kalifornien
– Hybridlastwagen mit Strom-
versorgung über Oberleitungen
bei bis zu 90 km/h
eAir:
Hybrid-elektrisches Fliegen
– Elektrischer Antrieb:
>25% Treibstoff-, Emissions-
und Lärmreduktion
– Kooperation zu hybrid-
elektrischen Antrieben mit
Airbus
eFerry:
CO2-freier Schiffsverkehr
– Norwegen: Weltweit erste
vollelektrische Fähre
– 3 Batteriemodule, Antrieb von
2 Elektromotoren à 450 kW
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07. April 2017 Seite 15 Dr. Udo Niehage
Innovationen bei Siemens –
ausgewählte Forschungsaktivitäten im Bereich Energie und Elektronik
Wasserstoff
– Weltgrößtes Elektrolysesystem
in Mainz von Siemens
– Umwandlung von
Überschussstrom in
Wasserstoff (>6 MW),
Wirkungsgrad von 60%
CO2toValue
– Elektrolytischer Prozess:
Nutzung von Elektrizität und CO2
– Umwandlung von CO2 in
Kohlenstoffverbindungen
für die Industrie
Hochtemperatur-
Wärmepumpe
– Wärme/Heizen als größter
Verbraucher von
Endenergie (47%)
– 10kW-Pilotinstallation für Betrieb
bei >140°C verfügbar,
MW-Bereich geplant
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07. April 2017 Seite 16 Dr. Udo Niehage
Digitalisierung –
unsere Stellung im Markt unterscheidet uns klar vom Wettbewerb
─ Umfassendes Verständnis von
unterschiedlichen Branchen und regionalen Märkten
─ Starke installierte Basis an Systemen im Markt;
teilweise bereits digital vernetzt
─ Einzigartiges Digital-Portfolio:
MindSphere, Software, Services, Sicherheit
─ Vielzahl von Siemens-internen Beispielen als Belege
─ Siemens-eigenes starkes Eco-System