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www.bmwi.de
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
3Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
4Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Die Energiewende ist beschlossen!
5Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Die Zukunft der Energieversorgung
Solar
Wind
Geothermie
Biomasse
Gas
Öl
Kohle
Nuklear
Wasser
volatil & dezentral
triangle of hope
6Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Ausbau und Umbau: Kupfer und Silizium
7Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Ein neues Paradigma in der Energieversorgung
verbrauchsorientierte Erzeugung
plus
erzeugungsorientierter Verbrauch
8Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
installierte Leistung
2010 2025 2050
gesicherte Leistung
Jahreshöchstlast
Auf dem Weg ins Zeitalter der erneuerbaren Energien
9Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
installierte Leistung
2010 2025 2050
gesicherte Leistung
Jahreshöchstlast
Effizient ins Zeitalter der erneuerbaren Energien
10Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
installierte Leistung
2010 2025 2050
gesicherte Leistung und Speicher
Jahreshöchstlast inklusive Speicher
Überkapazitäten nutzen?
11Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Echtzeitvernetzung aller Systemkomponenten
Intelligente Stromerzeugung
Intelligente Stromnetze
IntelligenterVerbrauch
Intelligente Speicherung
12Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
13Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
14Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
15Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
High-Speed Lieferantenwechsel
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4 Wochen
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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
16Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
17Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
18Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
19Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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)
20Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
21Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
22Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
23Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
24Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
25Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
26Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
27Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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,
28Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
29Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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
30Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Virtuelle Marktplätze für neue Geschäftsszenarien
Energie-
versorger
Energieversorger
plus
Diensteanbieter
31Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Marktplatz und Services
Services
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32Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Marktplatz und Services
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Börse:
- Strom
- Regelleistung
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33Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Marktplatz und Services
Services
Marktplatz
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Börse:
- Strom
- Regelleistung
Erzeuger
Verbraucher
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Service-Provider
34Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Die bisherigen Marktbeziehungen verändern sich …
35Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
… und die Modellregionen modellieren die neuen Märkte
36Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Smart Consumer – Smart Customer
37Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
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 …
38Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Vielfältige Kundenansprache
39Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Treiber für neue Produkte im Internet der Energie
40Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Es geht nicht ohne eine Basis-Infrastruktur
41Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Für weitere Informationen
www.e-energy.de
Ludwig Karg
Tel. 089 - 18 935 – 0
42Ludwig Karg, B.A.U.M., Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 6.10.2011
Hintergründe