E-Energy-Projekt Modellstadt Mannheim

Transkript

1 E-Energy-Projekt Modellstadt Mannheim Verbindung vom intelligenten Gebäude mit dem intelligenten Netz Andreas Kießling Wiss.-techn. Projektleiter Modellstadt Mannheim MVV Energie AG Hannover, 22. April 2010 Hannover-Messe, Speakers Corner E-Energy

2 Agenda Vorstellung des vortragenden Konsortialpartners Leuchtturmprojekt E-Energy moma Überblick moma Markt und Marktplatz moma Systemmodell OGEMA Gateway und Standardisierung moma Praxistests

3 MVV Energie wo kommen wir her? 1974 Europäischer Binnenmarkt 1992 EU-Richtlinie Strom 1997 Liberalisierung nach EnWG-Novelle 1998 Gründung EEX 1999 Start Spotmarkt Novellierung EU-Richtlinie Strom 2003 Novelle EnWG 2004 Einführung Regulierung 2005 Umsetzung Unbundling 2007 Umsetzungsmaßnahmen integriertes Energieund Klimaprogramm (IEKP) 2008 MVV GmbH Börsengang Anteilserwerb EVO Offenbach Anteilserwerb Stadtwerke Solingen und Ingolstadt Anteilserwerb Stadtwerke Kiel Gründung der Shared-Services-Gesellschaften Stadt Mannheim verkauft 16,1% der MVV Energie AG an die RheinEnergie AG, Köln Kapitalerhöhung bei der MVV Energie AG von 18,2% Start bundesweiter Stromvertrieb (SECURA Ökostrom) Einstieg in Regelenergiemarkt Verkauf KPEC, Rückzug aus dem polnischen Markt Gründung MVV Environment Ltd.

4 Leuchtturmprojekt E-Energy Herausforderungen für das Energiesystem der Zukunft

5 Leuchtturmprojekt E-Energy Paradigmenwechsel in der Kommunikationstechnik

6 Leuchtturmprojekt E-Energy Paradigmenwechsel in der Energieversorgung Zentrale Energieerzeugung Wenig Kommunikation/Interaktion in den Verteilnetzen Passive Rolle des Kunden Untergeordnete Rolle der IKT Dezentrale Energieerzeugung Echtzeit-Kommunikation/ Interaktion zwischen Erzeugern und Verbrauchern Zentrale Rolle der IKT Internet der Energien

7 Leuchtturmprojekt E-Energy Echtzeitvernetzung aller Systemkomponenten

8 Leuchtturmprojekt E-Energy Energiepolitisches Dreieck

9 Leuchtturmprojekt E-Energy Von den Leuchttürmen in die Fläche

10 moma Überblick Rollen der Partner im moma - Konsortium Konsortialführer MVV Energie Energieversorger MVV Energie DREWAG Stadtwerke Dresden GmbH Kommunikation & Interfaces Power PLUS Communications AG, Papendorf Software Engineering GmbH Core Plattform IBM Deutschland GmbH Forschungspartner Universität Duisburg-Essen, Fraunhofer IWES (Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik) ifeu (Institut für Energie- und Umweltforschung) Heidelberg GmbH IZES (Institut für ZukunftsEnergieSysteme) ggmbh

11 moma Überblick Projektziele Tarife nach Angebot und Nachfrage als Beitrag zum Ausbau dezentraler (DEA) und zentraler Erzeugung mit EE (Erneuerbaren Energien) zur Erhöhung der Aufnahmefähigkeit im Verteilnetz für EE durch intelligentes Lastund Erzeugungsmanagement für Möglichkeit Verbrauch und Erzeugung an variablen Lieferantenpreisen auszurichten und Strom mit Herkunftsinformationen zu versehen und Möglichkeit der direkten Teilnahme am Stromhandel mit Energieerzeugungsangeboten und -speicherangeboten Erhöhung der Energieeffizienz durch verbundene Regelung von Strom und Fernwärme mit Einsatz thermischer Energiespeicher Stromverbrauch nahe am Erzeugungsort und zum Erzeugungszeitpunkt Einbindung des Prosumers für höhere Anteile dezentraler Erzeugung und Speicherung, sowie lokalen Ausgleich von Angebot und Nachfrage zur Verringerung von Transportverlusten

12 moma Überblick Projektziele Senkung Energieverbrauch und umweltschonender Energieeinsatz durch neue Energieservices, aktuelle Informationen sowie Verbrauchs- und Erzeugungsmonitoring beim Prosumer Objektausstattungen für automatisches Energiemanagement Definition neuer Geschäftsmodelle und Anreizsysteme für die Teilnehmer im zukünftigen Energiemarkt Ableitung von Maßnahmen im regulatorischen Umfeld und für die Standardisierung Entwicklung eines Smart Grids mit steuerbaren Erzeugern, Lasten, Speichern, Betriebsmitteln im Verteilnetz Erhöhung Versorgungssicherheit in dezentralen Netzstrukturen mit Automaten für intelligente Netzzellen und Interaktion mit externer Umgebung Sicherstellung der Wirtschaftlichkeit durch IKT-Ausbau statt Netzausbau

13 moma Überblick Maßnahmen Geschäftsmodelle und Anreizsysteme für Rollen im Energiemarkt und eine am Markt in Breite einführbare Lösung Dezentrale Energiemanagementfunktionen in Objekten und Intelligenz im Verteilnetz Energiemanagement in Objekten durch Demand Response, variable Tarife, Gerätesteuerung, Softwaredienste zur Umgebungskommunikation Softwareagenten in Objektzellen und Verteilnetzzellen zur Ausbildung einer Schwarmintelligenz im Energieorganismus Marktplatz der Energie mit serviceorientierter, echtzeitfähiger, standardoffener Architektur zur Verbindung von Marktpartnern, Energienetz und Geräten Internet der Energie durch IP-basiertes Breitband-Powerline-Netzwerk Praxistests in Mannheim und Dresden als Umsetzbarkeitsnachweis für mehr Energieeffizienz, Integration DEA und EE bei Erhaltung Versorgungssicherheit Untersuchung von Umweltauswirkungen, notwendige regulatorische und rechtliche Veränderungen

14 moma Überblick Netzzelle und Lastmanagement-Kooperation

15 moma Überblick Last- und Erzeugungsmanagement in Kooperation

16 moma Markt und Marktplatz Neue Geschäftsmodelle, Prozesse und Energiesysteme

17 moma Markt und Marktplatz Erarbeitung von Business - Plänen

18 moma Markt und Marktplatz Beispiel Business Case Endverbraucher Lieferant Händler (Regelkreis Erzeugung Verbrauch mit variablen Preisen)

19 moma Markt und Marktplatz Beispiel Business Case Endverbraucher Lieferant Händler (Regelkreis Erzeugung Verbrauch mit variablen Preisen)

20 moma Markt und Marktplatz Beispiel Business Case Endverbraucher Lieferant Händler (Regelkreis Erzeugung Verbrauch mit variablen Preisen)

21 moma Markt und Marktplatz Beispiel Business Case Endverbraucher Lieferant Händler (Regelkreis Erzeugung Verbrauch mit variablen Preisen) Tages- und Jahreszeit Umwelteinflüsse Brennstoffkosten, Erzeugungskapazitäten, Gesetzgeber, u.a. Nachfrage Erzeugung Strom- / Wärmepreis neu: Rückkopplung Niedrige Tarife Hohe Tarife Speicher füllen Elektrofahrzeuge laden Eigenerzeugung aus Lastverlagerung (Signal on ) Speicher leeren Elektrofahrzeuge entladen Eigenerzeugung ein Lastverlagerung (Signal off ) Energiebezug aus dem Netz Rückspeisung in das Netz

22 moma Systemmodell

23 moma Systemmodell Zellularer Energieorganismus zur Verbindung von intelligenten Gebäuden (Smart Buildings) mit dem Smart Grid

24 moma Systemmodell Softwareagenten (Energiebutler) in Gebäuden (Objektnetzzellen) zur Ausbildung einer Schwarmintelligenz im Energieorganismus

25 moma Systemmodell Softwareagenten (Moderatoren) in Verteilnetzzellen zur Ausbildung einer Schwarmintelligenz im Energieorganismus

26 moma Systemmodell Zellularer Energieorganismus zur Verbindung von intelligenten Gebäuden (Smart Buildings) mit dem Smart Grid

27 moma Systemmodell Zellularer Energieorganismus und Komplexität Zentrale Steuerbarkeit und Kontrolle wird mit zunehmender Anzahl dezentraler Komponenten komplexer Zunehmende Komplexität kann durch individuelle, aber gleichzeitig verbundene Strukturen erreicht werden Diese Strukturen handeln autonom, aber als Gesamtschwarm intelligent und kooperativ. moma verfolgt zellularen Systemansatz mit jeweils intelligent handelnden Agenten innerhalb der Zellen. Energiebutler mit BEMI-Systemlösung in Objektnetzzellen Verteilte Automaten (Moderatoren) mit dezentralen Netzund Marktplatzfunktionen in Verteilnetzzelle

28 moma Systemmodell Zellulare Systemtopologie mit dezentraler Intelligenz

29 moma Systemmodell Modellstadt Mannheim in der Modellregion Rhein-Neckar

30 moma Systemmodell Objektszenario - Gebäude mit verbundener Zellstruktur

31 moma Systemmodell Objektszenario - Gebäude mit verbundener Zellstruktur

32 moma Systemmodell Objekt Szenario Gebäude mit interner Kommunikation

33 OGEMA Gateway und Standardisierung Standardisierung Geschäftsmodelle Standardisierung Investitionssicherheit Schnelle Marktentwicklung Offene Strukturen/Systeme statt proprietärer Lösungen Unternehmensspezifische Expertise schafft differenzierte Produktlandschaft Beispiel OGEMA Konzentration auf werthaltige Produkte Vertikale Kooperationen um Entwicklungsaufwand zu minimieren Horizontale Kooperationen um kritische Größe und höhere Marktdurchdringung zu erlangen Geschwindikeit der Produktentwicklung als kritischer Erfolgsfaktor Regionalität / bestehende Strukturen nutzen

34 Energiebutler = BEMI-Core = EMG + EM Provided by Energy Service Developer as license case EAS: Energy Automation Services DES: Device Specific Energy Services EM: Energy Manager Provided by OGEMA Alliance for download Has to be provided by user / vendor of OGEMA gateway Hardware vendor of OGEMA gateway OGEMA-Framework OSGi-Framework Java Virtual Machine Operating System BEMI-Platform: Hardware EMG: Energy Management Gateway

35 OGEMA Framework Architecture Technology neutral Semantic Layer OGEMA Basis- Services EAS: Energy Automation Services DES: Device Specific Energy Services Time control Least Cost routing Least CO 2 routing Freezer Management Emergency Power Reduction Resource administration Resource Access Priority Managmt. Emergency Power Reduction Price-based Scheduler Micro CHP Management Efficiency Analysis Web-Interface Logging User Administration Devices (represented as Resources 61850) Freezer Micro-CHP Electricity Price Remote Access Control Communication drivers (Technology Implementation Selection in Pilot phase) Remote Update +Service KNX Z-Wave SML IEC61850 MMS CIM Web Serv.

36 Indirekte Anreizsteuerung Informationsfluss Partner Energie Lieferung(Tarife),Energiehandel & Service Markt (externe Dienste - Zentrale Steuerung, Anreizsteuerung,Roaming) Öffentliches IP-Netz Marktplatz SZ Adder +/- Dezentrale Verteilnetzzellen n Privates IP-Netz VNZ Adder Zentrale Systemzelle +/- Messstellenbetreiber EMG 1 Prosumer 1 Prosumer 2 Prosumer 3 Prosumer 4 MG EMG 2 EM EMG 3 EMG D O EM EM EM EMG 5 V P OD OD OD OD OD OD OD OD OD OD OD OD OD OD OD OD I P G 1 I P G 2 I P G 3 I P G 4 MG EMG EM OD VNZ n Objektnetzzelle n mit 5 Unter-Netzzellen = Meter Gateway = Energy Management Gateway = Energie Manager (Dirigent) = Objekt Device (gesteuerter Erzeuger/Abnehmer)

37 moma Praxistests Komplexitätsgrad 3. Praxistest Intelligentes Energienetz 1. Praxistest Innovativer Stromzähler 20 Feldtestkunden (dez. Anlagenbetreiber) Prüfung der technischen Realisierbarkeit (Installation, Datenübertragung) 2. Praxistest Flexibler Strompreis 200 Feldtestkunden (dez. Anlagenbetreiber, private Haushalte) Dynamische Strompreis- Signale (Ermittlung Lastverschiebungspotential) Akzeptanz der neuen Technologien (Energiebutler) Feldtestkunden (dez. Anlagenbetreiber, Gewerbe- und Haushalte) Repräsentative Aussagen: Kundenverhalten Lastverschiebung Netzverhalten Umweltauswirkungen Wirtschaftlichkeit Juli 2009 Anfang 2010 Anfang 2011

38 moma Praxistests 1. Praxistest Innovativer Stromzähler Fernauslesbare intelligente Zähler Kundenportal (Visualisierung von Verbrauch/ Erzeugung) 2. Praxistest Flexibler Strompreis Energiebutler Demand Side Management (für alle steuerbaren Lasten im Haushalt z. Bsp. Kühlschrank, Waschmaschine) 3. Praxistest Intelligentes Energienetz Sekundärtechnik in den Ortsnetzstationen (Verteilnetzserver) E-Energy Marktplatz mit neuen Handelsfunktionen für dez. Anlagenbetreiber, Lieferanten, Netzbetreiber, etc. Steuerung dezentraler Erzeuger

39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Phys. Andreas Kießling Systemarchitekt wiss.-techn. Projektleitung MVV Energie AG Luisenring Mannheim Telefon: +49 (621) Mobil: +49 (172) Telefax: +49 (621)