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Status und erste Erkenntnisse aus den Modellprojekten

www.bmwi.de, www.e-energy.de

Ludwig Karg, B.A.U.M. Consult GmbH, Leiter der Begleitforschung

2Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011

6 Modellregionen auf dem Weg zum Internet der Energie


E-Energy Begleitforschung: Das Konsortium

B.A.U.M. Consult GmbH, München / Berlin

TU München, Institut für Informatik

TU Darmstadt, Institut für Elektrische Energiesysteme

incowia GmbH, Ilmenau

LoeschHundLiepold Kommunikation GmbH, München


Die Energiewende ist beschlossen!


Die Zukunft der Energieversorgung

Solar

Wind

Geothermie

Biomasse

Gas

Öl

Kohle

Nuklear

Wasser

volatil & dezentral

triangle of hope


Ausbau und Umbau: Kupfer und Silizium


Ein neues Paradigma in der Energieversorgung

verbrauchsorientierte Erzeugung

plus

erzeugungsorientierter Verbrauch


installierte Leistung

2010 2025 2050

gesicherte Leistung

Jahreshöchstlast

Auf dem Weg ins Zeitalter der erneuerbaren Energien



2010 2025 2050

gesicherte Leistung

Jahreshöchstlast

Effizient ins Zeitalter der erneuerbaren Energien



2010 2025 2050

gesicherte Leistung und Speicher

Jahreshöchstlast inklusive Speicher

Überkapazitäten nutzen?


Echtzeitvernetzung aller Systemkomponenten

Intelligente Stromerzeugung

Intelligente Stromnetze

IntelligenterVerbrauch

Intelligente Speicherung


Aktivitäten in den Modellregionen

Entwicklung und Test von Hard- und Software für ein Internet der Energie im realen Betrieb

Verbesserung des Wissens zu Interoperabilität, Datensicherheit und Datenschutz

Entwicklung und Erprobung neuer Wertschöpfungs-strukturen und Geschäftsprozesse

Analyse der Marktpotenziale und Steigerung der Verbraucherakzeptanz

Aufzeigen von Notwendigkeiten für die Verbesserung der Rahmenbedingungen


Wenn Stromabnehmer Strom erzeugen

Vision: • von der verbrauchsorientierten Einspeisung

zu einem erzeugungsorientierten Verbrauch• Integration von Kleinst-BHKWs• Kunde wird zum Prosumer

und Teilnehmer am elektronischen Marktplatz

Akteure: • RWE Rhein-Ruhr AG• Stadtwerke Krefeld AG,

Siemens AG, ef.ruhr GmbH, Miele & Cie. KG, Prosyst Software


Systemansatz rund um einen E-Energy-Marktplatz Marktplatz-Plattform:

• Regeln für den Handel zwischen den Business-Akteuren und den Privatkunden,

• Handelsplattform für vielfältigeBusiness-Akteure

• Demand-Side-Management und Demand Response-Ansätze

• erlaubt Aggregatoren das Handeln von Strom unterhalb der Losgrößen der EEX

intelligente Schnittstellen zwischen Netz und Kunden• IKT Gateway 1: Zählerdatenmanagement und Firewall• IKT Gateway 2: Abbildung von flexiblen Tarifen und Ansteuerung von Hausgeräten

Lösungsansätze

Spartenübergreifendes Smart Metering

KundenanwendungenLastmanagement und Steuerung vonHaushaltsgeräten

Steuerung dezentralerEinspeiser (mini BHKW/PKW)

Technische Lösung zumEnde von E-DeMa in 2012

Spartenübergreifendes Smart Metering

KundenanwendungenLastmanagement und Steuerung vonHaushaltsgeräten

Steuerung dezentralerEinspeiser (mini BHKW/PKW)

Technische Lösung zumEnde von E-DeMa in 2012

Erfahrungen im Feld:über 1.000 Haushalte


High-Speed Lieferantenwechsel

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1 Monat

10 WT

4 Wochen

5 WT

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AMonatswechsel

Start der Belieferung

mit elektronischem Marktplatz: abgeschlossen bei Beginn der Lieferung

im bisherigen System: Abschluss mehrere Wochen nach Start der Belieferung durch den neuen Lieferanten


Eine ganze Region als Virtuelles Energiesystem

Vision: • Großkunden als Partner

beim Ausgleich von Schwankungen bei der Einspeisung

• dezentrale Kraft-Wärme-erzeuger (z. B. Ahoi-Bad) als Teilnehmer am elektronischen Marktplatz

Akteure: • EWE AG• OFFIS e.V., energy & meteo

systems GmbH, BTC AG, Fraunhofer-Verbund Energie


Virtuelles Kraftwerk im Raum Cuxhaven bestehend aus Biogasanlage, Windpark, Solaranlage und KWK-Anlage im Schwimmbad

Ansteuerung der Aggregate im Kühlhaus abhängig von der Erzeugung im Virtuellen Kraftwerk

Einbeziehung von Haushalten (v. a. im Geschosswohnungsbau)

Lösungsansätze

Erfahrungen im Feld:1.000 – 2.000 Haushalte


Messtechnik im Verteilnetz (20 kV und 1 kV) Online-Messung von Strom (Wirk+Blind) und Spannung Integration in die Netzführung

Reduktion von Infrastrukturkosten und weiterer Ausbau der Erneuerbaren Optimierter Betrieb des Verteilnetzes

Interaktive Steuerung (z.B. von Spannungsgradienten)

Das Verteilnetz wird aktiv


Das Haus im Netz

Vision: • Intelligentes Netz

und Intelligentes Haus• Integration der Elektromobilität

Akteure: • EnBW AG• ABB AG, IBM Deutschland GmbH, SAP AG,

Systemplan GmbH, Universität Karlsruhe (TH)


Intelligenter Stromzähler: Übertragen der Messwerte an ein Messdaten-Managementsystem

StromRadar©: Anzeigen des Energieverbrauchs im Sekundentakt auf dem PC-Bildschirm des Kunden

StromAmpel:Anzeigen des aktuellen Strompreises

Steuerbox: Ansteuern von verschiebbaren Lasten im Haushalt Speicherung von dezentral erzeugtem Strom vor Ort spezielle Angebote zum Lastmanagement in Betrieben Marktplatz zur transparenten Koordination von Energieangebot,

-nachfrage und komplementären Dienstleistungen Erfolgsmessung: „Minimum Emission Zertifizierung“ für Regionen

Lösungsansätze

Erfahrungen im Feld:Ca. 1.000 Haushalte und Betriebe


Netzführung mit Demand Side Management

E-Energy SzenarioABB Spannungsproblem wird erkannt

Month DD, Year | Slide 6© ABB Group

Spannungsproblem wird erkannt

SAP: Spannungsproblem wird auf MP gemeldet Verhandlungsprozess beginnt

Verhandlungsprozess beginnt

SAP: Anfragen werden an den DSM geschicktund Angebote eingeholt / ausgewählt

Angebote werden eingeholt und angenommen

Spannungsproblem ist behoben

E-Energy SzenarioABB Spannungsproblem wird aufgelöst

Month DD, Year | Slide 10© ABB Group


MeRegio-Kunden reduzierten ihren Stromverbrauch stärker in HT-Phasen als in NT-Phasen.

Im Schnitt wurde die Energieeffizienz erhöht und der Gesamtverbrauch um 1,2% reduziert.

Ausgewertet wurden 88 Testkunden mit einem durchschnittlichen Normverbrauch von 4.851 kWh

vorläufige Ergebnisse mit 100 Testkunden; aktuell noch in wissenschaftlicher Überprüfung durch das KIT!

Reaktion der Verbraucher auf ein dynamisches Preissignal


Schwarmintelligenz mit Butlern und Agenten

Vision: • vermaschtes System

von Netzzellen• In sich stabile und

selbstheilende Zellen mit „Schwarmintelligenz“

• Optimale Nutzung allerRessourcen.

Akteure: • MVV Energie AG• IBM Deutschland GmbH, Power PLUS Communications AG,

Papendorf Software Engineering GmbH, DREWAG - Stadtwerke Dresden GmbH, Universität Duisburg-Essen


stark ausdifferenzierte Architektur für zellulares System mit Multispartenansatz

Energie-Butler je Objektzelle: • Ansteuerung von Hausgeräten• Runtime-System OGEMA

Realisierung

Zell-Agenten für Verteilnetzzellen: „Aggregation und Vermittlung“

• CORE Runtime-Kern von IBM • Markt- und Netzmoderatoren Services für jeweils 100 – 1000 Objekte in der Zelle

Systemzellen-Controller: Zusammenführung der Zell-Agenten und Verbindung zum Marktplatz der Energie

Durchgängig Breitband Powerline Kommunikation

Erfahrungen im Feld:20 > 200 > 2.000 Haushalte


Eine Region als Kraftwerk

Vision: • Virtuelles Kraftwerk mit

zahlreichen verschiedenen Erneuerbaren Energieerzeugern

• Minimaler Ausbau der Infrastruktur

• Mehrwert für die Erzeuger und das gesamte Stromsystem

Akteure: RegenerativKraftwerk Harz

GmbH & Co KG E.ON Avacon Netz GmbH,

Siemens AG, in.power GmbH, ISET e.V, Vattenfall Europe Transmission Gmbh


Kontinuierliche Beobachtung des elektrischen Netzes im Landkreis Harz sowie der Leistung der Anlagen des Virtuellen Kraftwerks

Solar- und Wind-Prognose-Systeme zur Antizipation der volatilen Strom-erzeugung >>> optimaler Einsatz des Pumpspeichers, der Biogasanlagen etc.

BEMI, um Lasten soweit als möglich an die Erzeugung anzupassen

neue Marktrolle „Poolkoordinator“

Lösungsansätze

Erfahrungen im Feld:50 Haushalte

über 100 Einspeiser


Signale für die Steckdose

Vision: • vollständiges

Marktmodell für dezentralisierten Energiemarkt

• schrittweises Heranführen der Kunden an das komplexe Thema des intelligenten Stromverbrauchs

Akteure: • Utilicount GmbH• Stadtwerke Aachen AG, Soptim AG, Forschungsinstitut für

Rationalisierung an der RWTH Aachen, PSI Büsing & Buchwald GmbH, Kellendonk Elektronik GmbH,


Kommunikationsfähige Energiezähler für Strom, Gas, Wasser und Wärme

Internetfähiger Kommunikations-Controller Kombiniertes Anzeige- und Bediengerät

für Energieversorgung und Haustechnik Marktplattform für Handel mit neuen

Dienstleistungen Zusammenspiel von Energiewirtschaft

und Geräteherstellern

Lösungsansätze

Erfahrungen im Feld:500 Haushalte


Kommunikation von Erzeugung bis Verbrauch

Konzept entwickelt im Rahmen von SmartWatts

unterstützt von Partnern aus der Industrie (u. a. Miele, Diehl, Texas Instruments)

baut auf vorhandene Standards auf und entwickelt sie weiter

enge Kooperation mit KNX Normierungsprozess in enger

Abstimmung mit DKE und E-Energy


Virtuelle Marktplätze für neue Geschäftsszenarien

Energie-

versorger

Energieversorger

plus

Diensteanbieter


Marktplatz und Services

Services

Marktplatz

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Börse:

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Erzeuger

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Service-Provider

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Börse:

- Strom

- Regelleistung

Erzeuger

Verbraucher

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Service-Provider


Die bisherigen Marktbeziehungen verändern sich …


… und die Modellregionen modellieren die neuen Märkte


Smart Consumer – Smart Customer


Smart Consumer – Smart Customer

Smartmeter als Feedback-Systeme im Haushalt sind wohl kein kosteneffizientes Modell. Nur im gewerblichen Bereich konnten durch den Einsatz von Submetern Einsparpotenziale von bis zu 20% realisiert werden.

Durch Tarifgestaltung allein lassen sich die technisch realisierbaren Flexibilitäten nicht aktivieren. Die Verpflichtung zur Beschaffung nach Standardlastprofil sowie die bisher nicht dynamischen Netzentgelte stehen intelligenten und attraktiven Preismodellen entgegen. Eine Lösung wären nicht-tarifliche Anreize (Boni, Wettbewerbe u. ä.).

Zukünftige Geschäftsmodelle beinhalten zwingend neue Dienstleistungsangebote. Der smarte Kunde im Energiewirtschaftssystem ist häufig ein Prosumer. Der Dienstleister optimiert die Nutzung seiner Verbrauchs- und Erzeugungsanlagen. Er hilft ihm, sich gleichzeitig ökonomisch und ökologisch zu verhalten.

Eine kundenspezifische Kommunikationsstrategie ist zentraler Erfolgsfaktor für ein Geschäftsmodell. Applikationen kommen von Kreativen, von Verhaltenspsychologen, von Marketing-Experten …


Vielfältige Kundenansprache


Treiber für neue Produkte im Internet der Energie


Es geht nicht ohne eine Basis-Infrastruktur


Für weitere Informationen

www.e-energy.de

Ludwig Karg

[email protected]

Tel. 089 - 18 935 – 0


Hintergründe

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