Forschungsprojekt Smart-E neue Geschäftsmodelle für die Elektromobilität. Claus Fest BDEW-Tag MobiliTec

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1 Forschungsprojekt Smart-E neue Geschäftsmodelle für die Elektromobilität Claus Fest BDEW-Tag MobiliTec

2 Smart-E versteht sich als übergreifendes Forschungs- und Entwicklungsprojekt. Auftraggeber: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit Projektträger: VDI / VDE Innovation & Technik Konsortialführer (RWE Eff.) sowie Entwicklungspartner Effizienz GmbH RWE Deutschland AG Metering GmbH Westnetz GmbH Vertrieb AG Entwicklungspartner und Technologielieferant Entwicklungspartner und Technologielieferant Projektlaufzeit: 07/ /2016 Wissenschaftlicher Partner Seite Claus Fest

3 Ziel ist die Entwicklung von ganzheitlichen Geschäftsmodellen für die Elektromobilität Smart-E Projektziele im Detail: Ziel des Projektes ist die Entwicklung neuer Anwendungsfelder am Beispiel der Elektromobilität i.v.m. PV, Speicher und Mikro-KWK entlang der Wertschöpfungsstufen unter bestehenden energiewirtschaftlichen, regulatorischen und ökonomischen Randbedingungen im Rahmen einer gesamtheitlichen Betrachtungsweise die Ableitung robuster, wirtschaftlicher Geschäftsmodelle rund um eine CO 2 -freie Elektromobilität, die Identifikation und Analyse der für die Geschäftsmodelle notwendigen Geschäftsprozesse die Erprobung dieser abgeleiteten Geschäftsmodelle anhand einzelner Feldtests, um Umsetzbarkeit und Kundenakzeptanz in der Praxis nachzuweisen Delta-Analyse aus Kunden- und Unternehmenssicht sowie die Ableitung von Handlungsempfehlungen (ökonomisch, regulatorisch und energiewirtschaftlich). ganzheitlich geschäftsorientiert realitätsnah gestaltend Seite Claus Fest

4 und deren Erprobung in der Praxis. Entwicklung von neuen Geschäftsmodellen vor dem Hintergrund innovativer Technologien und aktueller ökonomischer und politischer Rahmenbedingungen Erprobung von Geschäftsmodellen im Feldversuch mit insgesamt 10 Testkunden Ausstattung mit KWK Ausstattung mit PV 2x 8x PV Smart Home Energie Management Speicher Ladebox E-Auto Smart Home Energie Management Speicher Ladebox E-Auto KWK Ziel: Ökonomische Analyse aus Kunden- und Unternehmenssicht mit Ableitung von Handlungsempfehlungen anhand realer Verbrauchsstrukturen. Seite Claus Fest

5 Die Geschäftsmodelle bestehen aus Produkten und Optimierungsansätzen. Geschäftsmodell 1 Geschäftsmodell 2 Geschäftsmodell 3 Geschäftsmodell 4 Kunden- Produkt Sorglos 22-5 Sorglos App Gelbe Ampel Konzept Kunden- Interaktion Keine Interaktion notwendig Notwendigkeit E-Fahrzeug im Zeitfenster anzustecken Keine Interaktion notwendig Notwendigkeit der Interaktion über App oder Internet Optimierungs- Ansatz Inhouse- Eigenstrommaximierung Inhouse- Optimierung mit Preiszeitreihen Inhouse- Optimierung mit Preiszeitreihen Zentrale Optimierung Durchgehend Gelbe Ampel Phase aktiv (54 kw Gesamtbeschränkung für E-Fahrzeuge) Target: Laststeuerung i.s.d. Netzstabilität Netzbeschränkung Harte Drosselung in der Ladesäule auf 5 kw 5 kw Lastbeschränkung durch easyoptimize Box Dynamische Laststeuerung durch easyoptimize Box Dynamische Laststeuerung nach Vorgaben des Netzbetreibers Interaktion zwischen Netzbetreiber und Märkten Bepreisung von Flexibilitäten Seite Claus Fest

6 Der Feldtest ist bereits aufgebaut: Acht Prosumer befinden sich an einem Netzstrang. Seite Claus Fest

7 Die Ausstattung der Haushalte im Feldtest bilden zukünftige Prosumer nach. Die zu erprobende Produktkombination umfasst eine PV- oder KWK-Anlage, einen stationären Speicher und ein E-Auto inkl. Ladebox. Zusätzlich sind Smart Home und eine easyoptimize-box zur Steuerung der einzelnen Komponenten installiert. Ergänzend zur Inhouse -Optimierung werden verschiedene Tarif-Optionen für Restbezug und Einspeisung getestet. Eine detaillierte Datenerfassung erfolgt durch vier zusätzlich RLM-Zähler. Schattenabrechnungen und Schattenportfoliomanagement ermöglichen eine risikofreie Erprobung. Seite Claus Fest

8 Die easyoptimize Box bildet die Grundlage für die Inhouse-Steuerung. Marktanbindung über Portfoliomanagement Die easyoptimize Box steuert die Energiesysteme im Haus im Sinne der verschiedenen Geschäftsmodelle. Schnittstellen und Funktionen zur Steuerung nach Netzvorgaben oder Preissignalen werden in Smart-E entwickelt. Visualisierung easyoptimize- Backend easyoptimize-box SmartHome Schaltbare Verbraucher im Haushalt Ladebox E-Auto µkwk nur lesend bzw. ein- u. ausschaltbar Sunny Island Sunny Boy Speicher PV Stromnetz Schnittstellen bereits entwickelt Schnittstellen in Entwicklung / Weiterentwicklung für Smart-E Seite Claus Fest

9 Smart-E erhält verschiedene Messdaten aus drei unterschiedlichen Quellen. RLM Daten werden über den klassischen Weg des MDL RWE Metering zur Verfügung gestellt. RLM Zähler easyoptimize-box easyoptimize-box Daten werden im Rahmen der Inhouse- Steuerung direkt aus den Komponenten ausgelesen. Sunny Island Ladebox E-Auto µkwk Speicher PV Sunny Boy Netzanschluss SmartHome Daten werden von den abrechnungsrelevanten EDL21-Zählern mittels Ausleseeinheit gesammelt. Aktuell werden damit Erzeugung, Bezug, Eigenverbrauch und Einspeisung visualisiert. SmartHome RLM Messdatenübertragung EasyOptimize Messdatenübertragung SmartHome Messdatenübertragung Seite Claus Fest

10 Erste Auswertungen: PV Erzeugung einzeln und kumuliert Sieben Probanden einzeln (linke Skala) Summe der Probanden (rechte Skala) Gesamteinspeisung bei 7 PV-Anlagen je 3 kwp im Januar bei max. 12 kw. Abweichender Verlauf durch östlichere Ausrichtung der PV-Anlage. Abweichungen bei ähnlichem Verlauf durch min. Anlagen- und Ausrichtungsunterschiede. Seite Claus Fest

11 Erste Auswertungen: PV Erzeugung und Rückspeisung Summe PV Erzeugung Summe Rückspeisung Der Eigenverbrauch ist in der Mittagszeit am höchsten. Rund die Hälfte des erzeugten Stroms wird ins Netz rückgespeist. Minimale Rückspeisungen außerhalb der Erzeugungszeiten durch Batterie-Tests Seite Claus Fest

12 Erste Auswertungen: Ladebox einzeln und kumuliert Sieben Probanden einzeln (linke Skala) Summe der Probanden (rechte Skala) Maximale Gleichzeitigkeit bei ca. 0,5. Gleichzeitiges Laden vor allem in den Nachtstunden. Mehrfaches Laden am Tag je Proband findet nur manchmal statt. Seite Claus Fest

13 Erste Auswertungen: Ortsnetzstation, Netzbezug und Ladeboxen Bezug Ladeboxen kumuliert Netzbezug gesamt kumuliert Messung Ortsnetzstation Die Messung an der Ortsnetzstation zeigt den Bezug aller 25 Familien am Netzstrang. Die Maximale Belastung der Ortsnetzstation liegt bei ca. 50 kwh, die Kapazität von Trafo und Kabel liegen bei über 200 kwh. Die Ladung der E-Fahrzeuge führen zu Lastspitzen im kumulierten Netzbezug und an der Ortsnetzstation. Seite Claus Fest

14 Lastspitzen durch E-Fahrzeuge sind die neue Herausforderung für den Netzbetreiber. Aus der Sicht des Netzbetreibers kommt es durch die Ladung der E-Fahrzeuge zu neuen Lastspitzen. + = Aktuelle Herangehensweise: Netzausbau Bei Häufung in einem Netzstrang besteht die Gefahr von Netzüberlastung Smart-E Ansatz: Entwicklung einer smarten Netzsteuerung auf Basis des Gelbe Ampel Konzepts Seite Claus Fest

15 Gelbe Ampel Konzept : Netzstabilität als entscheidendes Kriterium für das Netz. Das Gelbe Ampel Konzept führt zu einer wettbewerblichen Interaktion von Netz und Markt. Ziel ist durch gezielte Laststeuerung Netzstabilität zu steigern und damit teuren technischen Netzausbau zu reduzieren. Relevant ist nicht Flexibilität eines einzelnen Haushalts, sondern die Flexibilität in einem definierten Netzgebiet o. Netzstrang. Dies ermöglicht fokussiertes Pooling für Vertriebe. Für den PV-Anwendungsfall im Feldtest wurden daher acht Häuser an einem Netzstrang ausgewählt, deren Flexibilität durch Vertrieb gesteuert und vermarktet wird I II III III Seite Claus Fest

16 Fazit: Die Zukunftsaufgabe ist das Management der steigenden Komplexität! Neben den Einzelherausforderungen muss auch das Zusammenspiel bei der Lösungsfindung berücksichtigt werden. E-Mobility Netzstabilität Batteriesteuerung In-house- Steuerung Gateway und Messeinrichtung Seite Claus Fest