Im Internet der Energie. Mit der intelligenten Kilowattstunde zu mehr Effizienz und Kundennutzen.

Transkript

1 Watts Im Internet der Energie Mit der intelligenten Kilowattstunde zu mehr Effizienz und Kundennutzen.

2 Beim Feldversuch in der Modellregion Aachen wird 500 Haushalten die intelligente Energie geliefert. Das Internet der Energie eröffnet große Chancen. Mit dem Projekt Watts soll das Konzept realisiert werden: ein offenes System, das Stadtwerken, Geräteherstellern, Dienstleistern und Kunden neue Wege zu mehr Energienutzen und Effizienz eröffnet. Information wird zum Produktionsfaktor entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Erzeugung bis zum Verbrauch. Durch die Aktualität der Daten und dynamisierte Prozesse wird das Beste aus den Systemen herausgeholt. Davon profitieren alle: Die Stadtwerke Mit intelligenter Energie stärken sich Stadtwerke für die Zukunft. Vielfältige neue Tarifangebote und attraktive Services hinter dem Zähler werden möglich. Handelsund Lieferprozesse werden effizienter, die Wettbewerbsfähigkeit steigt. Die Verbraucher Der Energiemarkt wird transparenter: Kunden werden stärker für ihr Verhalten beim Energiekonsum sensibilisiert, intelligente Haushaltsgeräte unterstützen die preisbewusste Energienutzung. Trotz steigendem Komfort: Energie bleibt bezahlbar. Die Gerätehersteller Die Vernetzung mit dem Internet der Energie lässt die Intelligenz moderner Hausgeräte und Haustechniksysteme erst richtig zur Geltung kommen. Ein Innovationsschub ist zu erwarten. Mehr Komfort und mehr Nutzen werden möglich. Die Erzeuger erneuerbarer Energie Die Erzeuger erneuerbarer Energie profitieren von besseren Prognosen. Nachprüfbare Qualitäts- und Herkunftsinformationen verbessern die Vermarktbarkeit ihrer Erzeugung. Die Umwelt Effizienterer Energieeinsatz bedeutet: weniger CO 2 -Emissionen. Effizientere Nutzung der vorhandenen Netzeinrichtungen erlaubt einen größeren Einsatz erneuerbarer Energien bei gleichzeitiger Begrenzung der Kosten.

3 Ein Modell für das Energiesystem der Zukunft Im interaktiven Netzwerk des Energiemarktes werden Strom und Gas von Informationen begleitet. Im Projekt Watts arbeiten seit Dezember 2008 sechs Unternehmen an innovativen IT- und Kommunikationslösungen für das Energiesystem der Zukunft. Auf der Seite der Energiewirtschaft wird das Projekt über die -Metering-Kooperationsgesellschaft utilicount von 15 kommunalen Versorgungsunternehmen getragen. Es fokussiert daher mit seinen technischen Spezifikationen und Geschäftsmodellen auf den Markt der Stadtwerke. Das Vorhaben wird im Rahmen des E-Energy- Programms vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert (siehe Kasten). Mit einem Feldversuch sollen die Entwicklungsergebnisse von Watts in der Modellregion Aachen demonstriert werden. Leuchtturmprojekt E-Energy Das Förderprogramm E-Energy der Bundesregierung entwickelt und erprobt in sechs Modellregionen neue Ansätze zur Optimierung der Energieversorgung durch den Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT). In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie initiierten Programm werden in ressortübergreifender Partnerschaft mit dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit entsprechende FuE-Aktivitäten mit insgesamt etwa 60 Millionen Euro gefördert. Damit wird ein Gesamtvolumen von rund 140 Millionen Euro mobilisiert. E-Energy soll das Optimierungspotenzial der IKT erschließen, um mehr Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit sowie Klima- und Umweltverträglichkeit in der Stromversorgung zu erreichen. So sichert E-Energy substanzielle Innovations-, Wachstums- und Beschäftigungspotenziale am Standort Deutschland und vermindert nachhaltig die Abhängigkeit von Energieimporten. Neuer Markt braucht neue Verfahren Seit der Liberalisierung des deutschen Energiemarktes 1998 sind die rechtlichen und organisatorischen Grundlagen des Energiemarktes umfassend modernisiert worden. Das Energiesystem, also die technisch-organisatorische Grundlage, hat bei diesem Wandel jedoch nicht Schritt gehalten. Nur wenn der Energiemarkt im Internetzeitalter ankommt, können die Chancen der Liberalisierung voll genutzt und die künftigen Herausforderungen bewältigt werden: Die Zahl der Erzeuger und Lieferanten steigt weiter an. Auch durch den zunehmenden Einsatz erneuerbarer Energien und dezentraler Erzeugung verändert sich das Marktgeschehen. Spezialisierte Akteure entstehen auf allen Wertschöpfungsstufen. Die Verknappung der Erzeugungskapazitäten und der fossilen Energieträger führt zu weiter steigenden Energiepreisen und noch verstärkt durch die fluktuierende Einspeisung von Windenergie steigenden Energiepreisvolatilitäten. Dadurch nimmt auch die Bedeutung des Risikomanagements zu. In der Folge steigt die Zahl der Transaktionen, um Versorgungsgeschäfte abzuwickeln und abzusichern. Mit der heute noch verbreiteten sehr ineffizienten Informationsnutzung sind diese Veränderungen nicht zu meistern, ebenso wenig mit dem überholten Ansatz, der Verbrauch sei quasi naturgesetzlich gegeben und habe dem Verbrauch zu folgen. Potenziale besser nutzen Die Konsequenz ist ein Auseinanderklaffen von Wollen des Marktes und Können der technischen Instrumente und somit eine Behinderung der energiepolitischen Ziele. Der gewünschte Wettbewerb auf Seiten der Erzeugung und der Energielieferanten kann sich nicht optimal entfalten. Es gibt wenig Differenzierungsmöglichkeiten für die Anbieter. Erneuerbare Energien sind dem Markt entzogen und müssen bei der Einspeisung in das Verbundsystem mit hohem Aufwand veredelt werden. Viele Potenziale zur Effizienzsteigerung und Kostensenkung bleiben ungenutzt die Energiekosten steigen für die Verbraucher stärker als nötig. Selbst wenn sie wollten, könnten die Kunden ihren Verbrauch nicht an der aktuellen Angebotssituation ausrichten es fehlen ihnen dafür die nötigen Informationen und Entscheidungsmöglichkeiten. Watts Chancen nutzen, Visionen umsetzen. Neue Rahmenbedingungen in der Energiewirtschaft, der Fortschritt in der Informationstechnik und verändertes Kundenbewusstsein bieten Chancen für neue Ideen und Produkte in der Energieversorgung.

4 Veränderung aktiv gestalten Entwicklung als Chance Watts das zeitgemäße Informations- und Steuerungsmodell als Tor zu neuen Märkten Ein dezentrales Energiesystem Ziel des -Watts-Projektes ist ein zeitgemäßes, die neuen Marktregeln optimal unterstützendes Informations- und Steuerungsmodell für das Energiesystem der Zukunft. Dieses lässt sich als Netzwerk aus zahlreichen unabhängigen Akteuren beschreiben seien es Erzeuger, Verbraucher oder Dienstleister. In diesem Energie-Web interagieren die Akteure in unterschiedlichen und stetig wechselnden Konstellationen. Auf informationstechnischer Ebene wird das Netzwerk durch ein adäquates System abgebildet: das Internet der Energie. Aufgabe im Energie-Web ist es, zu jedem Zeitpunkt die Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch unter Einbeziehung verfügbarer Speicher- und Lastverschiebungsmöglichkeiten zu sichern. Dabei ist nicht mehr nur die bisher geltende Wirkrichtung die Erzeugung folgt dem Verbrauch, sondern eine beidseitige Beeinflussung möglich. Energie trifft Information Die Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch, also zwischen Angebot und Nachfrage, stellt sich durch die Beeinflussung der Akteure über den Preis ein. Die aktuelle Preisentwicklung sollte den Erzeugern und Verbrauchern also bekannt sein. Denn nur so kann ein Ausgleich zwischen Angebot und Nachfrage erzielt werden. Hieraus erschließt sich der Grundgedanke des - Watts-Projektes: Der Energiefluss von der Erzeugung bis zum Verbrauch soll im Internet der Energie von Informationen über den aktuellen Preis, die Qualität und insbesondere die Herkunft der Energie erschlossen werden. Dadurch, dass Informationen die Kilowattstunden begleiten, werden sie zu Watts, zu intelligenten Kilowattstunden. Das -Watts-Konzept unterscheidet die einzelnen Kilowattstunden, es verschafft ihnen einen individuellen und zeitabhängigen Wert. Es bietet damit neue Möglichkeiten, den Ausgleich von Angebot und Nachfrage zu regulieren. Information wird also zum Produktionsfaktor entlang der gesamten Wertschöpfungskette des Energiesystems. Gezieltes Einspeisen und Entnehmen Watts bedeutet jedoch nicht: ein Preis im gesamten System. Jeder Lieferant, der seinen Bilanzkreis mit seinem individuellen Mix aus Erzeugungseinspeisungen, Handelsgeschäften und Kundenbelieferungen in der Balance zu halten hat, soll über eigene Optionen verfügen, wie er diese Balance erreicht. Neben Handelsgeschäften als den üblichen Instrumenten verfügt er im -Watts-Konzept noch über die Option, über aktuelle Preissignale auf diejenigen Erzeugungsanlagen oder Verbraucher einzuwirken, die seinem Bilanzkreis zugeordnetet sind, um so teure Regelenergie zu vermeiden. Energie-Standort Deutschland Das Internet der Energie birgt große Chancen für die Entstehung neuer Märkte und Arbeitsplätze. Watts soll mit dazu beitragen, die globale Vorreiterrolle Deutschlands im Bereich der Erneuerbaren Energien und der Effizienztechnologien dadurch auszubauen, dass auch die intelligenten Steuerungsverfahren für eine optimale Nutzung mit angeboten werden. Die Entwicklung des Energiesystems in Richtung eines Energie- Webs kann nicht durch eine verordnete Grundsatz-Korrektur, durch ein plötzliches Schalterumlegen gelingen. Der Wandel muss allmählich vollzogen werden und mit den vorhandenen Strukturen kompatibel sein. Hier setzt Watts auf Lösungen, die in den Bestand integrierbar und stetig erweiterbar sind. Watts entwickelt Komponenten und Systeme zur Feldversuche mit der neuen Technik in der Modellregion Aachen Steigerung des Kundennutzens bei reduziertem Energieeinsatz und darüber hinaus, demonstrieren die Leistungsfähigkeit und und optimierten Prozessabläufen. Potenziale des Systems.

5 Offen und flexibel auf allen Ebenen das Internet der Energie A ERZEUGER KUNDE HÄNDLER / ERZEUGER HÄNDLER NETZBETREIBER MESSDIENSTLEISTER LIEFERANT KUNDE / ERZEUGER ABRECHNUNGSFIRMA,- B!? CO2 C A Geschäftsebene B Informationsebene C Anlagenebene Die Akteure des Energiemarktes planen, steuern, überwachen und optimieren die wirtschaftliche Nutzung ihrer Anlagen und Kontrakte. Das Internet der Energie lässt die Akteure des Energie-Webs flexibel und sicher miteinander kommunizieren. Im Energie-Web interagiert eine Vielfalt von Erzeugern und Verbrauchern auf allen Ebenen der Versorgung. Komponenten des -Watts-Projektes Kraftwerk Bilanzkreis Einkauf Verkauf Kunde 1 Kunde 2 Kunde 3 Appliances Kommunikationssystem für Verbraucheranschluss (z. B. über Stromanschluss) Windgeneratoren Vertriebsportfolio Kunde 4 Meters Lieferant A Händler Kraftwerk Market Forecast Balancing Billing Datenzentrale Internet der Energie Verbrauchs-, Erzeugungsdaten Real-Time-Preissignal Auf Basis des Internets der Energie etablieren sich neue Dienste und Dienstleister Ergänzend zu seiner führenden Rolle beim Einsatz und Export von zunehmend im Markt, bis schließlich die flächendeckende Ausstattung Systemen zur Erzeugung auf Basis erneuerbarer Energien, wird Deutsch- der Energieverbraucher in Deutschland erreicht wird. land zum Systemlieferanten für CleanTech-Systeme in Europa und der Welt.

6 Komponenten und Akteure des -Watts-Projektes Architecture Im Teilprojekt Architecture wird das Konzept des Internets der Energie konkretisiert. Es soll eine universelle, effiziente und sichere Kommunikation zwischen den Akteuren und Elementen des Energie-Netzwerks ermöglicht werden. Dazu gehören etwa Modelle der Energiewirtschaft mit Blick auf Informationsaustausch und -logistik, semantische Beschreibungen der Informationsobjekte in Form einer Ontologie, das Ermöglichen der losen Koppelung von Systemelementen sowie ein Sicherheitskonzept. Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR), RWTH Aachen Portfolio In diesem Teilprojekt wird die übergreifende Portfoliooptimierung von der Erzeugung aus erneuerbaren und konventionellen Quellen bis zum Endkunden entwickelt. Hierzu zählen neue und bessere Prognosen der erneuerbaren Energieerzeugung und der Preissensitivität des Verbrauchsverhaltens als auch die Ermittlung des optimalen Ausgleichs zwischen Erzeugung und Absatz. Ein flexibles Abrechnungs- und Reportingsystem für Tarife preissensitiver Verbraucher macht die Vorgänge transparent und die praktische Nutzung möglich. PSI Büsing und Buchwald GmbH Market Das Ziel dieses Teilprojektes ist die Entwicklung einer hochautomatisierten Transaktionsplattform. Diese ermöglicht es, das wachsende Volumen standardisierbarer Geschäfte des Energiehandels effizient und mit geringem Fehlerrisiko abzuwickeln. Beispiele sind Fahrplan- und Ausgleichsgeschäfte, mit denen die Akteure des Energiemarktes ihre Bilanzkreise und Portfolien ausbalancieren. Soptim AG, Aachen Metering Ein modulares, interoperables Energiezählersystem soll das Konzept von Watts unterstützen. Die Zähler dienen als Gateway für den intelligenten Kundenhaushalt ( Home) und bieten aktuelle Informationen über Energiepreis und -qualität. Damit unterstützen sie eine angebotsabhängige Anpassung des Verbrauchs durch den Kunden oder seine intelligenten Hausgeräte. Konsortialführer: utilicount GmbH & Co. KG Demand Im Teilprojekt Demand wird unter anderem ein Elektronikbaustein entwickelt, der in Haushaltsgeräte und Ladegeräte eingebaut werden kann, um der Steuerung der Geräte Informationen über die Energiepreise verfügbar zu machen. Dafür kommen vor allem Hausgeräte mit einem hohen Verbrauch in Frage (Wärmepumpen, Spül- und Waschmaschinen, Kühlschränke etc.), aber auch Elektrofahrzeuge oder dezentrale Stromerzeugungsanlagen, etwa motorische Mini-Blockheizkraftwerke. Kellendonk Elektronik GmbH Feldversuch in der Modellregion Aachen Ab Ende 2010 sollen rund 500 Haushalte mit -Watts-Zählern sowie dazu kompatiblen, intelligenten Haushaltsgeräten ausgestattet werden. Auch eine Reihe von Elektrofahrzeugen soll in den Feldversuch integriert werden. So sollen die Praxistauglichkeit der Lösungen für den Energieversorger und die Kunden sowie energiewirtschaftliche Wirkungen des Konzeptes erprobt und nachgewiesen werden. STAWAG, Stadtwerke Aachen AG Watts wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie unter dem Förderkennzeichen 01ME08013A u.w. gefördert. Inhaltlich verantwortlich für diese Veröffentlichung ist die utilicount GmbH & Co. KG, André Quadt, Projektleiter Metering.