E-Energy-Smart Grids made in Germany: IKT-Lösungen als Grundlage für die intelligente Vernetzung von Endgeräten in Privathaushalten

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1 Innovationspolitik, Informationsgesellschaft, Telekommunikation E-Energy-Smart Grids made in Germany: IKT-Lösungen als Grundlage für die intelligente Vernetzung von Endgeräten in Privathaushalten DENA Workshop Smart Home Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz in Privathaushalten Berlin, 20. September 2011 Jens Brinckmann Referat VIB3 Entwicklung konvergenter IKT Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie - Deutschland

2 Smart X als übergreifender Trend Smart - Adjektiv wird anscheinend immer dann einer technologischen Entwicklung zugeordnet, wenn diese von Funktionen bestimmt wird, die sie intelligent, elegant, pfiffig (=smart) werden lassen. Smart Home Smart Building Smart Service Smart TV Smart Assistant Smart Governance Smart City Smart Community Smart Phone Smart Car Smart Grid Smart Traffic Intelligenz Informations- und Kommunikationstechniken 2

3 Smart X: IKT-basierte Entwicklungen für smarte Produkte, Systeme und Dienste in Wirtschaft und Gesellschaft - Heute kann bereits auf weitgehend ausgereifte Technologien zurückgegriffen werden. In absehbarer Zukunft sind Technologieentwicklungen zu erwarten, die die Funktions- und Leistungsfähigkeit von Systemen quantitativ und qualitativ noch weiter verbessern. - Diese Technologien versetzen ein System oder Produkt in die Lage, die Umgebung in Echtzeit und mit hinreichender Detailliertheit wahrzunehmen, die Eindrücke kognitiv zu verarbeiten, in Beziehung zu setzen und zu bewerten ( Intelligenz ) sowie problemadäquate (Re-)Aktionen auszulösen. Entscheidend ist es, dass alle funktions- und leistungsbestimmenden Objekte als Gesamtsystem zuverlässig und sicher funktionieren. - Ohne Smart X-Weiterentwicklungen werden viele Produkte und Systeme ihre Wettbewerbsfähigkeit und damit ihr Marktpotenzial verlieren. - Transdisziplinäre / branchenübergreifende Herangehensweise / Kooperationen - Erschließung eines Miliardenmarktes (bis 2025) 3

4 Smart Home - Funktionalitäten Sicherheit: z.b. Funktionsüberwachung, Erinnerung ans Abschließen, Anwesenheitssimulation, Sicherheit bei Einbruchsversuch, Sicherheit bei Gewitter und Überspannungen AAL / Zusatzfunktionen: z.b. Notrufzentrale, Überwachung medizinischer Körperfunktionen, Ferndiagnose, Unterstützung bei Hausarbeiten und Leben in den eigenen Räumen im hohen Alter Komfort: z.b. vernetzte Geräte schaffen mehr Durchblick im Haushalt, Fernbedienung und zentrale Steuerung vieler Funktionen, Zentraler Zugang zu s und Informationen wie Wetter- oder Staubericht, Überall Wunschklima, Sonnenschutzfunktion Flexibilität: z.b. flexible Anschlusstechnik und Verkabelung, Komfortable Multimediainfrastruktur Spaß: z.b. Home Cinema, Homeserver und Vernetzung Energiemanagement: z.b. energieeffiziente Verbraucherprodukte, Sparpotenzial des Hauses voll nutzen, Sparsame Heizungssteuerung, Sparend lüften, Temperatursenkung in leeren Räumen, Zentrale Temperatursenkung als Stand-by Modus bei Abwesenheit Smart Home im Smart Grid : Energiesenke und Energieerzeugung: DSM, Verbrauchsinformation, Integration des Elektromobils in das Smart Grid Quelle: auf Basis VDE Dialog Januar / Februar

5 Smart Home Aktuelle Lage -Wandel vom High-End-Thema zum Breitenthema steht bevor -Deutsche Hersteller nehmen eine traditionell führende Rolle sowohl bei Haustechnik als auch in der Gebäudeautomation ein, eine gute in der Medizintechnik, eine geringe bei der Konsumelektronik. Für den Heimbereich: Bei PC-Hardware- und Software und Vernetzung recht geringe Rolle, selektiv Zulieferer. -Vielzahl von unterschiedlichen SH Ansätzen und Standards / Insellösungen -Viele Disziplinen und Branchen betroffen. 5

6 Smart Home Einflussfaktoren 6

7 Smart Home - Zentrale Schlüsselfaktoren Umfang/Ausmaß der Systemintegration Einfachheit und Kompatibilität der Smart Home-Lösungen Kooperationsfähigkeit deutscher Anbieter aus unterschiedlichen Branchen Bedeutung von Standards Energieeffizienz durch Smart Home-Lösungen Wettbewerbsintensität Komponentenpreise Wirtschaftlichkeit Entwicklung von altengerechten Assistenzsystemen Entwicklung neuer Geschäftsmodelle Kooperationsbereitschaft und Offenheit der Anbieter Datenschutz und Datensicherheit 7

8 Szenarien Smart Home für das Jahr

9 Szenarien Smart Home für das Jahr

10 Smart Home - Marktentwicklung Deutschland Quelle: Studie Technologische und wirtschaftliche Perspektiven Deutschlands durch die Konvergenz der elektronischen Medien, VDI/VDE Innovation + Technik et. al., im Auftrag des BMWi 10

11 Warum E-Energy? Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung in D 2010: 16,8 % 2020: 35 % 2030: 50 % 2040: 65 % 2050: 80 % Entwicklungen / Trends: Produktion: Volatilisierung, Dezentralisierung, Individualisierung Transfer: Bidirektionalität und Intensitätsschwankungen Verbrauch: Aktive Kunden, individuelle Elektromobilität Markt: Liberalisierung/Entflechtung, Prosumer 11

12 Was ist E-Energy? E-Energy ist ein integriertes Wirtschafts-, Technologie-, Energie- und Klimaprogramm Leuchtturmprojekt der Bundesregierung Energie- und umweltpolitische Bedeutung Nutzung des großen Potenzials der IKT für die Optimierung komplexer Systeme: mehr Wirtschaftlichkeit mehr Umweltverträglichkeit Beibehaltung Versorgungssicherheit Wirtschaftspolitische Bedeutung Digitale Organisation der technischen Betriebs- und Geschäftsprozesse senkt die Energiekosten und erhöht die Energieeffizienz, stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen und erschließt neue Beschäftigungsfelder und Märkte Technologiepolitische Bedeutung Die interdisziplinären Herausforderungen beschleunigen den Innovationswandel und schaffen neue branchenübergreifende Kooperationsstrukturen. 12

13 E-Energy schafft das notwendige neue Interaktionssystem Elektrizitätssystem Alt: Starre Lieferkette Erzeugung Transfer Verbrauch Einseitig ausgerichtete Aktionskette: Verbrauchsorientierte Versorgung Elektrizitätssystem Neu: Dynamische Interaktionsarchitektur Erzeugung Transfer Verbrauch Speicherung gesamtsystemische Vernetzung, Regulation und Selbstoptimierung mittels IKT 13

14 E-Energy: Projektübersicht Studien: 2006: Bestandsaufnahme und Potenzialanalyse 2007: Normungsumfeld BMWi-Ausschreibung: 2007: E-Energy Technologiewettbewerb Förderaktivität: 2008: Auswahl von 6 Förderprojekten (28) 2008: Start der Förderung durch BMWi (40 Mio. ) und BMU (20 Mio. ) und Start der Begleitforschung (Gesamtbudget ca. 140 Mio. bis 2012) 14 Sept Feldtests weitgehend angelaufen

15 E-Energy: Smart Home in den sechs Modellregionen Unterschiedliche Smart Home Ansätze in E-Energy Modellprojekten Von reiner Information, die auf Verhaltensanpassung / Reaktion des Nutzers setzt, bis zu auf Basis von (einmaligen/ Set and Forget ) Nutzereinstellungen agierendes (automatisches) Energiemanagement Die Feldtests der Modellregionen laufen weitgehend, Auswertung muss u.a. zeigen: - Energieeffizienz des SH: Welche Effekte? Wie groß? Wie nachhaltig? Durch wen? - Systemische Effekte: Welchen Beitrag liefert der jew. Smart Home-Ansatz für das Smart Grid? (Demand Side Management, Netzstabilität, ) - Wirkungsforschung in den Modellregionen (z.b. EnCT), Die E-Energy Begleitforschung wird hier die Globalschau auf alle Modellprojekte liefern. 15

16 E-Energy: Smart Home in den sechs Modellregionen In die E-Energy Feldtests werden insgesamt 5000 bis 7000 Haushalte einbezogen werden. MeRegio: Der Feldversuch mit fast Kunden in Freiamt (Schwarzwald) und Göppingen ist in vollem Gange. Er vollzieht den Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch schon in der kleinsten Zelle dem Haus oder dem Gewerbebetrieb. Am Karlsruher Institut für Technologie werden Smart Grids- Anwendungen für den Verbraucher getestet (Stromampel, Stromradar, Steuerbox). Das Stromradar beispielsweise ist eine iphone-applikation für Endkunden. Das Projekt konnte nachweisen, dass sich Kunden durchaus für neue Angebote im Smart Home-Bereich interessieren und bereit sind, ihren Stromverbrauch anzupassen. Smart Watts: Neun namhaften deutsche Unternehmen aus den Bereichen Solartechnik, Elektro Installationstechnik, Haushaltsgeräte, Elektronikentwicklung, Heizung-Klima-Lüftungstechnik, Energietechnik und der Informations- und Kommunikationstechnologie für eine beschleunigte Einführung innovativer Technologiekonzepte für das intelligent vernetzte Haus. Hier wird untersucht, inwiefern sich Smart Meter zu einer Energiezentrale weiterentwickeln lassen. Auf diese Weise sollen Haushalts- und Bürogeräte selbstständig in die Lage versetzt werden, Strom primär dann zu verbrauchen, wenn er gerade günstig ist. Zum EE-Bus wurden zahlreiche (auch internationale: LG, KNX) Kooperationen geschlossen. 16

17 E-Energy: Smart Home in den sechs Modellregionen Modellstadt Mannheim: Mittlerweile sind mehr als 300 Feldtestkunden mit Energiebutlern ausgestattet und weitere knapp fünfzig haben ihre Bereitschaft erklärt. In den Haushalten werden verschiedene Haushaltsverbraucher (Kühlschränke, Gefriertruhen, Waschmaschinen) gezielt gesteuert, die Verbraucher sparen so Geld und leisten gleichzeitig einen Beitrag für die Umwelt. In der nächsten Stufe ab Herbst 2011 werden bis zu weitere Haushalte an dem Projekt mitwirken. E-DeMa: Hier werden derzeit 20 Mikro-Blockheizkraftwerke installiert. Bei Bedarf können sie als dezentrale Kleinerzeuger zugeschaltet werden. Über IKT-Gateways wurden im Rahmen des Feldtests installiert und erlauben es den Verbrauchern, aktiv am Marktgeschehen teilzunehmen. Viessmann ist neuer Projektpartner bei E-DeMa, die mit Smart Grid Control eine praxisgerechte Lösung für zukunftsweisendes Erzeuger- und Verbrauchermanagement im Haus entwickelt haben. Im Fokus steht dabei der kostenorientierte Einsatz von Wärmepumpen, Kraft-Wärme-Kopplung und Photovoltaik sowie von elektrischen Haushaltsgeräten. 17

18 E-Energy: Smart Home in den sechs Modellregionen RegModHarz: Im Rahmen des Projekts Regenerative Modellregion Harz (RegModHarz) findet bis einschließlich August 2012 ein Feldtest mit 46 Haushalten aus dem Landkreis Harz statt. Erste Phase: Aufnahme der Stromverbrauchsgewohnheiten der teilnehmenden Haushalte (Smart Meter, Viertelstundentakt) aufgenommen. Die genaue Erfassung des Stromverbrauchs in den Haushalten ist Grundlage für die Entwicklung neuer, attraktiver Tarifmodelle, die die Integration erneuerbarer Energien im Landkreis Harz vorantreiben sollen. Ein Ziel des RegModHarz-Projekts ist es, durch innovative Stromtarife die Haushalte zu animieren, Strom dann zu verbrauchen, wenn gerade besonders viel regenerativer Strom im Netz verfügbar ist. Hierzu werden die teilnehmenden Haushalte in der zweiten Phase des Feldtests über das Internet und die zu installierenden Bidirektionalen Energiemanagement Interfaces (BEMI) ein Preissignal erhalten, um ihren Verbrauch anzupassen. etelligence: Feldtests mit Privatkunden gestartet. 250 Haushalten wird über Iphone App sowie schriftlicher Benachrichtigung Verbrauch dargelegt. 18

19 Normungsroadmap / Datenschutzempfehlungen 19

20 Erstellung eines Smart Meter Schutzprofils durch das BSI Das BMWi hat das das Bundesamt für die Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) mit der Entwicklung und Erstellung eines Schutzprofils für Smart Meter beauftragt. Ziel ist, eine verbindliche Vorgabe von technischen Datenschutz- und Datensicherheitsstandards zu erreichen, um auf sicherer Basis weitere Schritte beim Thema Smart-Metering angehen zu können. 3 Kommentierungsrunden durch Verbände Zielsetzung: (Mitte) 2011 stabile Fassung EnWG-Novelle 20

21 Initiative Connected Living Aufbauend auf Ergebnissen des BMWi-Technologieprogramms Next Generation Media (u.a. Projekt SerCho) wurde seitens der Wirtschaft die Initiative Connected Living gestartet, an der sich mittlerweile über 35 Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft beteiligen. CL zielt auf die Entwicklung von zukunftsweisende Lösungen und Interoperabilitätsstandards für die intelligente Vernetzung von Unterhaltungselektronik, Informationstechnik, Telekommunikation, Gebäudetechnik und Weißer Ware. CL Projekt: Connected Energy SHAPE : Serviceorientierte Heimautomatisierungsplattform zur Energieeffizienzsteigerung 21

22 Für weitere Informationen: Jens Brinckmann Referat VIB3 Entwicklung konvergenter IKT Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Tel: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 22