Echtzeit-Energiewirtschaft als Chance für Unternehmen · Echtzeit-Energiewirtschaft Prof. Dr. Jens...

Echtzeit-Energiewirtschaft als Chance für Unternehmen5/30/2017

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

Forschung: Verbundprojekt eneraSINTEG – Schaufenster INTelligente EnerGie; Digitale Agenda für die Energiewende des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

SCHAUFENSTER INTELLIGENTE ENERGIE

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Einheit von Forschung und Lehre

Gesellschaftlicher Auftrag von Forschung

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Verteilte Erzeugung Dezentrale Speicher

Elektrifizierung des Wärme-und Transportsektors

Digitalisierung

...

Gegeben den heutigen Regelrahmen ist ein dezentrales Energiesystem mit hohemEE-Anteil extrem ineffizient.

< Hoher Bedarf an Backup-Kraftwerken, Regelenergie

< Enorme Redundanzen auf der Erzeugungsseite

< Netzausbau und Netz-bewirtschaftung entkoppelt von dezentralen Ressourcen

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Dezentralisierung + Digitalisierung

= Ökonomisierung?!

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.

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

“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:

Ø Abschied von der Kupferplatte

Ø Konstruktive Integration statt Entsolidarisierung

Thesen zu einem Ordnungsrahmenfür Dezentralität

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Echtzeit-Energiewirtschaft:Nur Zukunftsvision?

“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

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

„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?“

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Gemeinsamer Nenner?

Künstliche Intelligenz (AI) vordem Durchbruch?

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

< 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!

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

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

Voraussetzungen für eineEchtzeit-Energiewirtschaft

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

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 61850• VHP-readyund mit der Anlage vor Ort

• Modbus, Profibus• Industrial-Ethernet-Netzwerke

Konvergenz von Operation und Information Technology (OT/IT)

Schneider Electric: How the Convergence of IT and OT Enables Smart Grid Development

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

“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, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Echtzeit-Energiewirtschaft:Wie verändert sich das Wirtschaften?

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

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Quelle: John Matherly, Shodan

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

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

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)

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

• Blockchain als fehlendes Glied einer Echtzeit-Energiewirtschaft

AByzantine-Fault-Tolerantdecentralizedsingletonfixed-functionstate-transitionsystem

Dr.GavinWood

Definition of Blockchain

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Die Blockchain macht etwas Einfaches sehr kompliziert

< Speicherung von Transaktionen aufallen Rechnern eines Netzwerkes

< Sicherstellung der Unveränderlichkeit von Einträgen

Blockchain-Technologie: Das Versprechen

< Senkung von Transaktionskosten

< Gleichzeitigkeit von Leistungs- und Zahlungsflüssen

< 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

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Blockchain: Neue Freiheitsgrade für das Marktdesign

AggregationP2P Trading Consumer Prosumer

MarketsGrids

kWh €

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Koordination und Dimensionen

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Source: Harvard Business Manager

Voraussetzung: Nachhalten von Mikro-Transaktionen und Authentifizierung von Geräten

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

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Echtzeit-Energiemanagement

Nur „Zukunftsmusik“?

• Deutschlandweiter Stromanbieter im Endkundengeschäft (virtuelles Unternehmen)

• Stromkonto erlaubt Abrechnung und Bilanzierung in „Echtzeit“

• Unternehmensorganisation über Ethereum Blockchain:– Beteiligung von Stromkunden über Stimmrechte an allen Produkt- und

Unternehmensentscheidungen (auch Versorger)– Lizensierung z.B. des Stromkontos möglich– Ziel: Entwicklung neuer Stromtarife und Produkte

• Aufschlüsselung des Gesamtverbrauchs des Kunden in einen Grünstrom- und einen Graustromanteil mittels GrünStromJetons

Quelle: https://stromdao.de/

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Echtzeit-Energieunternehmen - die StromDAO

Strombezug 4.0: Automatisiertes und transparentes Mikrobilanzkreismanagement

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Blockchain Blockchain

Smart Contract

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Energiemanagement & Wertschöpfung

IoT-Plattformen

Middleware

Prof. Dr. Jens Strüker, Süwag Stiftungslehrstuhl für Energiemanagement

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!