Die Datenbasierte Energiewirtschaft –Geschäftsmodelle und Marktdesign im internationalen Vergleich22/11/2017

Prof. Dr. Jens StrükerSüwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement, Hochschule FreseniusGeschäftsführer des Instituts für Energiewirtschaft (INEWI), Frankfurt

Institute for Energy Economics

Die Hochschule Fresenius

Köln, Im MediaPark

Frankfurt am Main, HOLM Düsseldorf, Campus der Ideen

Berlin, Gendarmenmarkt

Idstein, Im Taunus

München, Infanteriestraße

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Einheit von Forschung und Lehre

Forschung: Verbundprojekt eneraSINTEG – Schaufenster INTelligente EnerGie; Digitale Agenda für die Energiewende des BMWi

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Projekt EnStadt:Pfaff

PODIEUM - Plattform furOpen & Private Data im

Energie-und Mobilitätssektor

Land Hessen

Enervator – Digitalisierung der Energiewende,

QuartierKraftwerkeLand Hessen

Forschung: Gesellschaftlicher Auftrag

Wie verändert sich das Wirtschaften?

„Digitalisierung“

“Data is really the next form of energy. Insteadof distributing power, we should think about

distributing data. It’s far easier and more efficient to store data than [it is to store] power.”

Christian BeladyGeneral Manager for

Data Center Research, Microsoft

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„Software is Eating the World“ Marc Andreessen

Optimization

Predictive modeling

Forecasting

Statistical analysis

Alerts

Query

Ad hoc reports

Standard reports

PredictiveAnalytics „So what?“

DescriptiveAnalytics „What?“

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Gemeinsamer Nenner?

Künstliche Intelligenz (AI) vordem Durchbruch?

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These: Machine Learning erreicht nächste Entwicklungsstufe (sog. Deep Learning)

Prognostiziert wird tiefgreifende Veränderung

des Alltagslebens

der Wertschöpfung im Wirtschaftsleben

Sam Altman & Elon Musk: Offener Zugang!

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Preisverfall, hohe Verfügbarkeit und ex-post Bezahlung von Computing Power & digitalem Speicher & Datenkommunikation

Möglichkeit zur einfachen und kostengünstigen Kombination von Bausteinen

(snippets of code,, eLance, oDesk, GitHub, UserTesting.com, Amazon’s cloud computing Angebot)

Auswertbarkeit großer Datenmengen und Echtzeitsteuerung

Digitalisierung ist keine Zukunftsvision

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Konvergierende Industrien wie Gebäudeautomation, Stromindustrie, Telekommunikation, Automotive etc.:

Aktuell nächster Schritt ...

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Verfügbarkeit offener Standards

Smart • Energy Profile/SEP2.0

OpenADR • 2.0b

CTA• -2045

Open FMB•

Last-Management und VPP erfordern heute Vernetzung mit Leitwarte

IEC • 60870-5-104, IEC 61850VHP• -ready

und mit der Anlage vor Ort

Modbus• , ProfibusIndustrial• -Ethernet-Netzwerke

Digitalisierung + Dezentralisierung

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Wir verbinden immer mehr Erzeugungsanlagen mit dem Internet

Wenn kleinteilige Lasten, Batterien und Erzeugungsanlagen IP-Adresse erhalten...

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Quelle: John Matherly, Shodan

... dann werden Maschinen zu Kunden: Bsp. Auto

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Source: Dr. C. Stöcker, innogy SE

... und die Wertschöpfungskette kehrt sich um!

RatepayerGeneration Transmission Distribution

Generation Transmission Distribution Customer

Früher: Ort der Wertschöpfung

Zukunft: Ort der Wertschöpfung

Prof. Dr. Jens Strüker, Managing Director of the Institute of Energy Economics (INEWI)

“Kleinteilige“ Nachfragesteuerung in Kalifornien

Demand Response Auction Mechanism (DRAM),“pay-as-bid“ Auktion durchgeführt für > 40 MW aggregierte und lokale DERs (Ziel: 20 MW), erfolgreiches Pilotprojekt, realisierte Preise unbekannt, Platzierung am Day-Ahead Strommarkt (CAISO)

Distributed Energy Resource Provider (DERP), Betreiber oder Besitzer von DERs als neue Marktteilnehmer (am CAISO „day-ahead“, „real-time“ und „ancillary services markets“), 0,5 MW als minimumKapazitätsanforderung

https://www.caiso.com/Documents/DistributedEnergyResourceProviderParticipationGuideandChecklist.pdf

Prof. Dr. Jens Strüker, Managing Director of the Institute of Energy Economics (INEWI)

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Auf dem Weg in die (kleinteilige) Echtzeit-Energiewirtschaft

Mieterstrom„echte“ Grünstromzertifizierung

Solar-Dachziegel

SolarCity/Tesla

„virtuelle“ Communities

Lichtblick

Sonnen

Quartierskraftwerke

Süwag

Der Kampf um die Geräteschnittstelle

IoT platforms

Middleware

Prof. Dr. Jens Strüker, Managing Director of the Institute of Energy Economics (INEWI)

Dezentralisierung + Digitalisierung

= Energie-Echtzeitwirtschaft

In einer stark fragmentierten Echtzeit-Energiewirtschaft

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

interagieren Millionen und Milliarden von Geräten aller Größe spontan und führen Mikrotransaktionen in Echtzeit durch,

optimieren Verbrauchs- und Erzeugungsentscheidungen gegen Knappheitssignale aus Netz und Markt,

erhöhen somit die Auslastung von existierenden Ressourcen

und geben wichtige Investitionssignale für Netz und Erzeugung.

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“In the same way that cloud computing and smartphones have revolutionized how consumers get and store information, smaller-scale generation and

storage devices throughout the grid will make the system more efficient and resilient.“

Source: How New York City Gets Its Electricity, NY Times Feb. 2017, https://goo.gl/FOfCGb

Richard KauffmanChairman of Energy & Finance for New York

Voraussetzungen:

Abschied von der Kupferplatte

Konstruktive Integration statt Entsolidarisierung

Thesen zu einem Ordnungsrahmenfür Dezentralität

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Was ist ein gutes Marktdesign für eine Echtzeit-Energiewirtschaft?

AggregationP2P Trading Consumer Prosumer

MarketsGrids

kWh €

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Micro Power Suppy from a Neighbor

Transfer Fee

Herausforderungen

Spontanes “Matching” von Geräten

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Der Data Access Point Manager als unterstützende Infrastruktur für Smart Grid und SmartMarket, working paper, researchgate, DOI: 10.13140/RG.2.1.5161.4488, März 2016

Der Wert von Flexibilität in Verteilnetzen

Prof. Dr. Jens Strüker, Managing Director of the Institute of Energy Economics (INEWI)

Ist das Bilanzkreismanagement anzupassen? Ist die Grenzziehung vor und hinter dem Zähler noch angemessen?

Ist der Preisfindungsmechanismus der Regelleistungsmärkte noch adäquat?

Langfristige Sicherstellung von Kapazität

...

Weitere drängende Fragestellungen

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• Der Beitrag der Blockchain-Technologiefür eine Echtzeit-Energiewirtschaft

A Byzantine-Fault-Tolerant decentralized singleton fixed-function state-transition system

Dr. Gavin Wood

Definition of Blockchain

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Blockchain-Studie für den BDEW

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Blockchain-Technologie: Das Versprechen

Internet: Datenaustausch zu geringsten Transaktionskosten

Blockchain:

• Datenverwendung im Internet wird kontrollierbar (Datensouveranität)

• Direkte Abwicklung von Transaktionen inklusive Bezahlvorgang zwischen unbekannten Akteuren ohne Vermittler (Disintermediation)

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Blockchain für die Energiewirtschaft

Bessere Ressourcen-Auslastung sowie preisgesteuerte Ein- und Ausspeisungen

Handel von Energiemengen und ihre Verteilung „rücken näher zusammen“

Spontaner Wechsel zwischen Energiemärkten und Eigenverbrauch durch Authentifizierung von Geräten

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Blockchain erlaubt Dinge effizienter und effektiver zu machen

Auswirkungen von Blockchain auf OTC, PPA‘sund Shared-Investments“

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Blockchain Blockchain

Smart Contract

Ohne Geräte-Authentifizierung keineEnergie-Echtzeitwirtschaft

Quelle: https://www.gwadriga.de/home/leistungen/it-architektur

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Der Kampf um die Geräteschnittstelle

IoT platforms

Middleware

Prof. Dr. Jens Strüker, Managing Director of the Institute of Energy Economics (INEWI)

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Energie-Echtzeitwirtschaft kommt

Koordination erfordert Anpassung Marktdesign

Blockchain verspricht Markt und Netz näher zusammen zu bringen