Von dezentral erzeugter Energie zum E-Energy-Marktplatz der Zukunft

Transkript

1 Von dezentral erzeugter Energie zum E-Energy-Marktplatz der Zukunft Entwicklung eines offenen elektronischen Marktplatzes zur intelligenten Kommunikation zwischen dezentralen Energielieferanten, Energiehändlern, Netzbetreibern und Stromkunden. Thomas Quante, RWE Rheinland Westfalen Netz AG, Essen Birkenfeld, 11. November 2009 RWE RWN SEITE 1 Agenda Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Das Projekt Mülheim zählt Weiterentwicklung zum Energiemarkt 2020: E-DeMa Grundsätzliches zum Projekt Ausgestaltung des Marktplatzes Integration regenerativer Einspeisung Anforderungen an die IKT-Infrastruktur E-DeMa Entwicklung und Demonstration dezentral vernetzter Energiesysteme hin zum E-Energy-Marktplatz der Zukunft Modellregion Ruhrgebiet RWE RWN SEITE 2

2 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Stakeholder des EDL-Zählers Anschlussnutzer/ Kunde Kosten, Energie sparen, mehr Transparenz, ggf. häufigere Rechnungen, flexible Tarife Gesetzgeber CO 2 -Reduzierung durch effiziente Nutzung der Ressourcen, mehr Transparenz für die Kunden, flexible Tarife Messstellenbetreiber flexible technische Lösung, Betriebssicherheit, Standards Lieferant Kundenbindungsinstrumente, flexible Tarife, Angebot um Kombiprodukte anbieten Handwerk EDL-Zähler Dienstleistungen, Verkauf von Geräten, Energieberatung Verteilnetzbetreiber Technisch flexible, kostengünstige und gesetzeskonforme Lösung RWE RWN SEITE 3 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Aktuelles modulares Bausteinkonzept Smart Meter = EDL-Zähler (Strom/Gas) + Multi Utility Communication (MUC) Controller EDL-Zähler erfüllt die (heute bekannten) gesetzlichen Anforderungen MUC-Controller stellt spartenübergreifende Zählwerte von Strom, Wasser und Gas her Das Gesamtsystem ist modular und erweiterbar (Vertriebsprodukte wie z.b. Smart Home können mit einem MUC-Controller bedient werden) regulierter Bereich nichtregulierter Bereich EDL-Zähler Strom z.b. als ehz oder in Drei-Punktbefestigung MUC EDL-Zähler Gas Wasser ist von EDL-Richtlinie ausgenommen Smart Home RWE RWN SEITE 4

3 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Gehäuse des MUC für PLC und GPRS Zusätzliche Aussparung für RJ45 (SyM²-Bus; Option) Antenne GSM Antenne W-MBUS Breite: 4 Sicherungseinheiten LEDs Taster RJ45 Kundenschnittstelle Abdeckkappe integriert in das Gehäuse Power 230V Schalt- Ausgang Tarif- Eingang RJ10 / RS232 ehz RWE RWN SEITE 5 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Kommunikationswege zur Zentrale GPRS Internet PLC Internet Zentrale DSL Ethernet Internet RWE RWN SEITE 6

4 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Kommunikation zu den Messgeräten Wireless M-Bus RS232 Wireless M-Bus Wireless M-Bus RWE RWN SEITE 7 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Kommunikation zum Kunden Wireless M-Bus RS232 Wireless M-Bus Ethernet Wireless M-Bus RWE RWN SEITE 8

5 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Interface für Inhouse-Vernetzungen (künftige Anwendungen) TT NE R E ETH /IP CP Display Automatisierung KNX TCP/IP Web Server RWE RWN SEITE 9 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Grundlegende Datenspeicherung eines MUC Messdaten sammeln und speichern virtuelle Zähler werden angelegt Datenmodell für Messwerte RWE RWN SEITE 10

6 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Verdichtung der Daten auf der PLC-Ebene Die PLC-MUC verdichten die Daten zum Datenkonzentrator Zentrale Datenkonzentrator PLC Zentrale RWE RWN SEITE 11 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Zugangsschutz Problem: ein MUC für viele Kunden. Jeder Kunde bekommt seinen individuellen Zugangs-Code Aufgabe an die Zentralen-Software Vergabe der Zugriffsrechte Rechtemanagement im MUC Messwerte der Kunden RWE RWN SEITE 12

7 Agenda Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Das Projekt Mülheim zählt Weiterentwicklung zum Energiemarkt 2020: E-DeMa Grundsätzliches zum Projekt Ausgestaltung des Marktplatzes Integration regenerativer Einspeisung Herausforderungen an die IKT-Infrastruktur E-DeMa Entwicklung und Demonstration dezentral vernetzter Energiesysteme hin zum E-Energy-Marktplatz der Zukunft Modellregion Ruhrgebiet RWE RWN SEITE 13 Das Projekt Mülheim zählt Aktivitäten im Projekt Mülheim zählt Monatswerte im Kundenkonto online Für RWE-Kunden: Internet-Vertriebsportal Monatswerte Digitaler Bilderrahmen PC-Software Inhouse Kommunikation ab 2009 PLC RWE Verteilnetzbetreiber RWE-Vertrieb Diskriminierungsfreie Bereitstellung der Monatswerte MUC Datenkonzentrator Stromzähler erweiterbar Gas Wasser Wärme Das monatliche Auslesen des Zählerstandes und die diskriminierungsfreie Bereitstellung der Monatswerte an alle interessierten Lieferanten ist sowohl mit den Beauftragten des Landes für Datenschutz als auch mit der BNetzA abgestimmt. Lieferant x Lieferant y RWE RWN SEITE 14

8 Das Projekt Mülheim zählt Hochlauf der Installationen Proprietäre Zählertechnik MUC-Technik Roll-Out komplett Ende Juli 2008 Dez Juni 2009 Dez Dez Reihenfolge des Technikeinbaus nach derzeitigem Planungsstand für das Stadtgebiet von Mülheim * Installation abgeschlossen Dümpten* Heißen Altstadt I Altstadt II Styrum Menden- Holthausen Speldorf Broich Saarn RWE RWN SEITE 15 Das Projekt Mülheim zählt Produkte und Dienste in Mülheim Mögliche Angebote Visualisierung (Internetportal + Individuelle Tarife Software) Beschreibung Über einen personalisierten Zugriff im Internetportal der RWE erhält der Bürger Transparenz über seinen Stromverbrauch und die entsprechenden CO 2 -Äquivalente. Über das Portal werden nur die 12 Monatswerte visualisiert. Über eine Java-Applikation werden die Lastgangsdaten auf dem PC visualisiert. Ein Tacho visualisiert den aktuellen Verbrauch. Effizienzstrom Der Kunde wird für sein Einsparverhalten belohnt. Pro eingesparter kwh erhält er eine zusätzliche Bonus-kWh gutgeschrieben. Dieser Tarif kann als Aktion eingeführt werden. Zeitvariable Tarife Steuern und Schalten/ Energiecockpit Der Kunde erhält einen Tag- (z.b. 20 Cent/kWh) und einen Nachttarif (z.b.10 Cent/ kwh) in Abhängigkeit vom individuellen Verbrauchsverhalten und der Spreizung. Ein Energiecockpit z.b. als separates Display oder TVbasiert als Settopbox kann ggf. einer technikaffinen Nische kostenpflichtig zur Verfügung gestellt werden (Pull Effekt). Das Cockpit kann eine Plattform für weitere Smart Home Service sein RWE RWN SEITE 16

9 Das Projekt Mülheim zählt Einblicke in die Realität Anwendung in bestehenden Anlagen RWE RWN SEITE 17 Agenda Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Das Projekt Mülheim zählt Weiterentwicklung zum Energiemarkt 2020: E-DeMa Grundsätzliches zum Projekt Ausgestaltung des Marktplatzes Integration regenerativer Einspeisung Anforderungen an die IKT-Infrastruktur E-DeMa Entwicklung und Demonstration dezentral vernetzter Energiesysteme hin zum E-Energy-Marktplatz der Zukunft Modellregion Ruhrgebiet RWE RWN SEITE 18

10 Grundsätzliches zum Projekt Vision von Marktplatz und IKT-Gateway Lastmanagement und Steuerung von Haushaltsgeräten Kundenanwendungen Neu: IKT-Gateway IKT- Gateway via DSL, GPRS, PLC, Steuerung dezentraler Einspeiser (µkwk/pkw) (virtuelles Kraftwerk) Mehrwertdienste für Kunden: Anzeige von Energieverbräuchen Anzeige von Preissignalen Laststeuerung,. Neu: Marktplatz Bildung von Preisanreizen von Lieferant und Netzbetreiber Markt für Energiedienstleistungen Netzmanagement mit Online-Informationen für das Verteilnetz (Smart Grids) Modellregion Rhein-Ruhr Mülheim E-Energy Marktplatz 2020 Krefeld Erfassung von spartenübergreifenden Zählwerten (Smart Metering) RWE RWN SEITE 19 Grundsätzliches zum Projekt Innovationen von E-DeMa IKT-Gateway Einbau in Unterverteilung des Kunden Auslesung aller Zähler (im Querverbund) Drehscheibe zur Ansteuerung von Weißer Ware, dezentralen Einspeisern und e-mobilen Netzsteuerung Anreize aus dem Netz Stärkung der dezentralen Einspeisung intelligente Netzsteuerung Gewährleistung der Versorgungssicherheit Simulation und Aufbau in der Teilmodellregion IKT-Gateway Nutzung IKT in der Netzbetriebsführung IT-Plattform für Marktplatz Marktplatz Drehscheibe für alle lokalen Handelsgeschäfte Bereitstellung einer Anreizstruktur für Verbrauch, Erzeugung und Netz Integration modernster Kommunikationsinfrastruktur Neue Geschäfts- und Abrechnungsprozesse Modellregion Testbed zur Zertifizierung von Funktionen, die offene Standards nutzen Erprobung der aufgezeigten Wirkmechanismen Neue Geschäftsprozesse für den Netzbetreiber für den MSB für den Lieferanten.. RWE RWN SEITE 20

11 Agenda Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Das Projekt Mülheim zählt Weiterentwicklung zum Energiemarkt 2020: E-DeMa Grundsätzliches zum Projekt Ausgestaltung des Marktplatzes Integration regenerativer Einspeisung Anforderungen an die IKT-Infrastruktur E-DeMa Entwicklung und Demonstration dezentral vernetzter Energiesysteme hin zum E-Energy-Marktplatz der Zukunft Modellregion Ruhrgebiet RWE RWN SEITE 21 Ausgestaltung des Marktplatzes Vom Verbraucher zum Prosumer Bei E-DeMa existiert neben dem Begriff Kunde auch der Begriff des Prosumer. Darunter wird der aktive Kunde verstanden, der sowohl Energie erzeugt und in das Netz einspeist (producer), als auch konsumiert (consumer). Der Verbraucher wird aktiver Teilnehmer am Markt und entwickelt sich durch die Angebote des Marktplatzes zum interaktiven Konsumenten und Produzenten von Energie. RWE RWN SEITE 22

12 Ausgestaltung des Marktplatzes Teilnehmer am E-Energy-Marktplatz Prosumer *) Energiehändler Energieerzeuger E-Energy Marktplatz 2020 Netzbetreiber neue Dienstleister Messstellenbetreiber *) Unter Prosumer wird der Privat- und Gewerbekunde verstanden, der aktiv am E-Energy Marktplatz teilnehmen und sowohl Energie einspeisen (Producer) als auch konsumieren (consumer) kann. Der Energiemarktplatz stellt das Drehkreuz aller Informationen für zukünftige Handelsgeschäfte dar schafft ökonomische Anreize zum erhöhten / verminderten Verbrauch von Energie stellt Regeln für Handelsgeschäfte (wie z.b. Börsen oder ebay) zur Verfügung bildet Preise nach marktwirtschaftlichen Gesichtspunkten unterstützt das Kunden- und Risikomanagement mit Hilfe einer Stromhandelssoftware liefert Temperatur- / Sonnen- und Windprognosen als Grundlage besserer Planbarkeit zukünftiger Entscheidungen im IKT-Gateway RWE RWN SEITE 23 Ausgestaltung des Marktplatzes Akteure des Marktplatzes Marktplatzbetreiber organisiert, betreibt und verantwortet den E-Energy- Marktplatz bietet B2B und B2C-Geschäftsbeziehungen an erhebt Beiträge / Transaktionsgebühren vk-betreiber, Aggregator Energieerzeuger vk-betreiber bündeln dezentrale Erzeugung zur verbesserten energiewirtschaftlichen Vermarktung der Einzelanlagen bietet dem DSO / TSO Netzdienstleistungen an Verteilnetzbetreiber (VNB) unterstützt durch z.b. durch netztopologie-spezifische Anreizmodelle zur erhöhten / verringerten Wirk- / Blindleistung Nutzung der Netzauslastung zur Netzsteuerung Energiehändler, Lieferanten platzieren flexible Kaufangebote durch dynamische Tarife auf unterschiedlichen Marktplätzen schaffen Anreizoptionen für effizienten Energieverbrauch Kunde, Prosumer bieten Eigenerzeugung und Flexibilitäten dem Marktplatz an ermöglichen Providern den Zugriff auf ihre IKT-Gateways verhalten sich überwiegend rational Messstellenbetreiber, Messdienstleister bilden Datendrehscheibe von Zähler- / Verbrauchsdaten bereiten Marktteilnehmern nach Gesichtspunkten des Unbundling und Datenschutzes Informationen auf RWE RWN SEITE 24

13 Ausgestaltung des Marktplatzes Marktplatzarchitektur Auf E-Energy-Marktplätzen werden dezentrale Einspeiser eingebunden platzieren Lieferanten lokale Angebote vermarkten Aggregatoren kumulierte Kleinenergiemengen verwalten Messstellenbetreiber das gesamte Datenvolumen E-Energy-Marktplätze sind lokal, identisch zum Bilanzkreis eines VNB werden überregional im Rahmen einer Regelzone zusammengefasst Der Datenaustausch zwischen den Akteuren des Marktplatzes erfolgt nach den Regeln des Unbundling auf Basis einer Mandantentrennung! RWE RWN SEITE 25 Der Marktplatz von E-DeMa Übersicht ausgewählter Use-Cases Nr. Use-Cases Anbieter Nachfrager Vertragsinhalt Inhalt bzw. Bezug 2 Messstellenbetrieb 5 Flexibilität für Lieferanten 6 Flexibilität für VNB 7 Elektrofahrzeug 8 Minutenreserve 1 Energielieferantengeschäfte Energielieferant Kunde Lieferung von Energie zu bestimmten Tarifen MSB Kunde Installation, Betrieb und Wartung eines Zählers/GW 3 Energiedienstleistungen Energiedienstleister 4 Kleinerzeugerportfolien Kleinerzeuger Kunde Aggregator Lieferung von Energie- Dienstleistungen Lieferung von Energie zu bestimmten Tarifen Kunde Lieferant Zur Verfügung stellen von Flexibilitäten Kunde od. Kleinerzeuger Kunde VNB Lieferant/ VNB Zur Verfügung stellen von Flexibilitäten Zur Verfügung stellen von Flexibilitäten Kunde Aggregator Zur Verfügung stellen von Flexibilitäten Liefervertrag mit variablem / fixem Energiepreis Bereitstellung Messstelle, GW gg. Entgelt Dienstleistungen Lieferung von Energie gg. variables/fixes Entg. Ergänzung der Lieferverträge aus 1. Zusatzvertrag und Ergänzung der Verträge aus 1 oder 4. Gesonderter Vertrag abhängig von Marktdesign e-mobility Ergänzung der Lieferverträge aus 1. RWE RWN SEITE 26

14 Der Marktplatz von E-DeMa Beispiele von Energiehandelsgeschäften Geschäfte zwischen Lieferanten und Kunden Anbieter, Preise, Konditionen etc. Kunde Marktplatz Energielieferanten Zählpunktbezeichnung, gewählter Anbieter, Verbrauchsdaten Geschäfte zwischen Messstellenbetreibern und Kunden Anbieter, Preise, Konditionen etc. Kunde Marktplatz Messstellenbetreiber Zählpunktbezeichnung, gewählter Anbieter, Ausstattung Kleinerzeuger Geschäfte zwischen Aggregatoren und Kleinerzeugern Nachfrager, Preise, Konditionen etc. Anbieter, Preise, Konditionen etc. Marktplatz Zählpunktbezeichnung, gewählter Aggregator, Lieferdaten Aggregator Geschäfte mit Flexibilitäten Nachfrager, Preise, Konditionen etc. Kunde/ Kleinerzeuger Schaltsignale Technische Ausstattung, Potenzial Marktplatz Anbieter, Preise, Konditionen etc. Energielieferant Vereinbarung über Flexibilitätsnutzung im Netzgebiet Zählpunktbezeichnung, Kontraktpartner, Schaltereignisse VNB RWE RWN SEITE 27 Agenda Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Das Projekt Mülheim zählt Weiterentwicklung zum Energiemarkt 2020: E-DeMa Grundsätzliches zum Projekt Ausgestaltung des Marktplatzes Integration regenerativer Einspeisung Anforderungen an die IKT-Infrastruktur E-DeMa Entwicklung und Demonstration dezentral vernetzter Energiesysteme hin zum E-Energy-Marktplatz der Zukunft Modellregion Ruhrgebiet RWE RWN SEITE 28

15 Integration regenerativer Einspeisung Zukünftig ist ein Großteil der Erzeugung lastfern konventionelle Kraftwerke Offshore- Windparks!!! -- KKW-Stilllegung Regionale Leistungsbilanz 2008 Regionale Leistungsbilanz 2030 Quelle: RWE Transportnetz Strom RWE RWN SEITE 29 Integration regenerativer Einspeisung Annäherung von Last und Erzeugung durch DSM *) Leistung Gesicherte Erzeugung Erzeugerstörung oder Engpass durch Netzstörung Unterschreiten der Grenze für stabilen Betrieb, Teilabwurf von Netzgruppen Szenario heute Verbrauch Großstörung Vorhaltung von mit Blackout gesicherter Leistung Leistung Szenario 2020 Gesicherte Erzeugung bisher notwendig Erzeugerstörung oder Engpass durch Netzstörung E-DeMa Netz Verbrauch Lastregelung Lastregelung Vermiedene Großstörung Zeit Vermeidung von regionalem Lastabwurf durch Lastreduktion *) DSM: Demand Side Management Zeit RWE RWN SEITE 30

16 Agenda Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Das Projekt Mülheim zählt Weiterentwicklung zum Energiemarkt 2020: E-DeMa Grundsätzliches zum Projekt Ausgestaltung des Marktplatzes Integration regenerativer Einspeisung Anforderungen an die IKT-Infrastruktur E-DeMa Entwicklung und Demonstration dezentral vernetzter Energiesysteme hin zum E-Energy-Marktplatz der Zukunft Modellregion Ruhrgebiet RWE RWN SEITE 31 Anforderungen an die IKT-Infrastruktur Architektur des IKT-Gateways Infrastruktur Energiemarktplatzsysteme IF 6 IF 6 IF 6 IF 9 IF 10 IKT-GW- Betreibersysteme IF 3 Energie- DLsysteme Messstellen- Betreiber Verteilnetz- Betreibersysteme Aggregatorensysteme Weiße Ware Systeme Lieferantensysteme IF 2 Systeme mit Mess-/Steuerfunktionen IF4 Systeme ohne Steuerfkt. IKT-Betreiber- oder/und Öffentliche Kommunikationsnetze Prosumer IKT GW1 E G W Zähler IF 5 IF 1 IF 7 IKT GW-Systeme Lokale Energieerzeugung Lasten Weiße Ware Steuerbare, lokale Systeme IKT GW2 IF 8 Benutzerinteraktionssysteme (z.b. Display, PC, Handy) IF: Interface RWE RWN SEITE 32

17 Anforderungen an die IKT-Infrastruktur Ablesefrequenz der jeweiligen Marktpartner Aggregationsebene Inhouse < > Weitverkehr Auflösung Bilanzkreis Lieferant/BKV (Steuerung untertägig) Σ kw Netzabschnitt Verteilnetz Netzanschluss Einzelgerät PuG/ Anschlussnutzer Aggregatoren (Einspeiser) VNB/Teilnetze MSB/MDL (je nach Vereinbarung bzw. Dienstleistungsangebot) Lieferant/BKV (Abrechnung) kw und kwh pro Zähler kw pro Verbraucher 1/10 sec 1/1 min 1/15 min 1/Tag Ablesefrequenz 33 RWE RWN SEITE 33 Ein altes chinesisches Sprichwort sagt: "Wenn der Wind des Wandels weht, bauen die einen Schutzmauern, die anderen Windmühlen." Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit! Ihr Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Michael Laskowski RWE Rheinland Westfalen Netz AG WE-Z Kruppstrasse 5, Essen Mail: RWE RWN SEITE 34

18 WV, Cl. 2; 50 Hz 5(60) A, 230 V,... Eigentum... VNB Basis- Modul Netzteil evtl. inkl. Lastgang- Sammle r Eigentum... WV, Cl. 0.5; 50 Hz, 1(6) A, 230 V,... benötigt evtl. Klemmen Kom.-Signale für hat evtl. Anschluß für Antenne benötigt rückseitig Kontakte für Hilfsspannung sowie für Kommunikati on (z.b. GSM, mit de m PSTN, Meß modul GPRS,...) Zusatz - Modul WAN- Kommuni - kation Backup RWE RWN SEITE 35 Smart Metering: EDL-Zähler plus MUC Systemarchitektur des MUC customer grid operator, meter operator,... EDIFACT / MSCONS standardized market interface customer related, TCP/IP / KNX /... (wired, wireless, PLC, ) Internet / GSM / PSTN / PLC /... media for communication, to be exchanged in the future SML standardized interface: SML / TCP/IP E DIN MUC Controller One standardized protocol for short-range communication SML as a container for data SML, IP- Telemetrie, Basis TCP/IP standard customer meter operator SML sensors/ actors fieldbus level industrial customers meter operator SML RWE RWN SEITE 36