Energiewende: Was ist das eigentlich?

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1 Energiewende: Was ist das eigentlich? Idstein, 23. Oktober 2013 Prof. Dr. Jens Strüker, M.A. Süwag Stiftungsprofessor für Energiemanagement Geschäftsführer des Instituts für Energiewirtschaft (INEWI) " Frankfurt Hamburg Idstein Köln München"

2 Energie als Schlüssel im Kampf gegen die Klima-Erwärmung"

3 Energiepolitische Ziele Deutschland:" 35% Erneuerbare Energien bis 2020, 80% bis 2050" Abschaltung der Kernkraftwerke bis 2022" 1 Millionen Elektro-Fahrzeuge bis 2020" Europa:" Reduzierung der Treibhausgase um 20% " Erhöhung der Energieeffizienz um 20% " Erhöhung des Anteils Erneuerbarer Energien um 20% bis 2020" USA:" " " " Klimaziele für Versorgungsunternehmen in den USA" Einzelstaatliche Ziele wie z.b. in Kalifornien (33% Erneuerbare Energien bis 2020)"

4 Das Stromsystem wird dezentral 32 Tsd. Mikro-BHKW 23 Tsd. Windkraftanlagen 180 Tsd. Wärmepumpen (2008) 1,3 Tsd. PV-Anlagen Quellen: Bundesnetzagentur, BMWi, Deutsche Energieagentur (Dena), Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. (2013)

5 Das traditionelle Stromsystem Höchst- und Hochspannungsnetz Mittelspannungsnetz Niederspannungsnetz

6 Status Quo der Stromerzeugung in 2013 EE-Anteil an Stromerzeugung 23%"

7 2050: Erneuerbare Energien dominieren das Stromsystem 80 oder 100% EE-Anteil an Stromversorgung

8 Systemintegration von fluktuierenden Erneuerbaren Stellschrauben der Energiewende

9 Nachfragesteuerung zur Integration von fluktuierendem Wind- und Sonnenstrom Windflaute! Untergärig = Kühlung Obergärig erforderlich = keine Kühlung

10 Herausforderung: Systemintegration von fluktuierenden Erneuerbaren (1) Verhaltensänderung durch" Kommunikation des Stromverbrauchs" Kommunikation des monetär bewerteten Stromverbrauchs" mengen- und zeitvariable Tarife" (2) Interaktion mit Intelligenten Objekten (Haushaltsgeräte, Thermostate, E-Fahrzeuge etc.)"

11 Ein Internet der Energie! Hunderte Millionen von neuen Internet-Endpunkten Internet dominiert die Daten-Kommunikation" Konvergierende Industrien (Gebäudeautomation, Stromindustrie, Logistik, Telekommunikation, Automotive etc.) dank offener Standards "! Internet der Energie " Digitale Stromzähler (Smart Meter): 20 Millionen Unternehmen und 200 Millionen Haushalte in der EU" Drehzahlgetriebene Elektromotoren" Haushaltsgeräte, Thermostate etc. (Home Automation) " Elektrofahrzeuge"

12 Ein Haushalt im Intelligenten Stromnetz der Zukunft Rooftop solar panels Wind Turbine Security console Home automation console or gateway Stromlieferant Cogeneration Unit Messstellenbetreiber Verteilnetzbetreiber E-Vehicle Appliances Thermostats Übertragungsnetzbetreiber Drittparteien

13 Smart Metering: Verbrauchsdaten und Interaktion! Detaillierte Verbrauchsdaten pro Zeiteinheit! Netzzustandsinformationen wie Spannungsdaten! Netzausfalldaten! Datums- und Zeitstempel! Preissignale! Steuerungssignale Website like in Texas! Netzabschlusskennung! (Point of Delivery, POD)! Geräteadressen

14 Big Data als Geschäftsmodell für Stromindustrie! Abrechnungs-Dienstleister! Messdienstleister! DR-Aggregatoren! MeterDataManagement-Anbieter! Stromhändler als Anbieter von Zusatzdiensten (Alten-Überwachung, Benchmarkingdienste für Unternehmen etc.)

15 Big Data als Geschäftsmodell neue Marktakteure

16 Daten als Grundlage neuer Geschäftsmodelle! Lernendes Thermostat NEST! Wifi, Zigbee, Bewegungssensoren! viele kleine Änderungen! Schaltet sich bei Abwesenheit runter, leitet zu energieeffizienten Temperaturen an, will von lästigen individuellen Temperaturplänen befreien

17 Zielkonflikte in intelligenten Stromnetzen

18 Markteffizienz vs. Netzstabilität! Deregulierung: Erhöhung der Markteffizienz durch Wettbewerb bei Handel und Erzeugung von Strom! Konflikt zwischen Netzstabilisierung und Markteffizienz bei Demand Side Management in deregulierten Märkten: Interessendivergenzen zwischen Verteilnetzbetreiber und Stromhändler Lastverschiebungsmaßnahmen können sich neutralisieren oder verstärken

19 Zielkonflikte in intelligenten Stromnetzen

20 Big Data als Geschäftsmodell neue Marktakteure

21 Zielkonflikte in intelligenten Stromnetzen

22 Datenschutz & Smart Grids "! Smart Meter Daten = persönliche und personenbeziehbare Daten Detaillierte Verbrauchsdaten geben eine Menge an Informationen über eine Person preis Sog. Advanced Metering Infrastructures (AMI) ermöglichen die Analyse von Verbrauchsdaten in industriellem Maßstab! Bedrohung der Informationellen Selbstbestimmung: Hohe Wahrscheinlichkeit für Datenanalyse und Datennutzung infolge staatlichen Interesses sowie großer finanzieller Anreize für private Unternehmen" EU: deregulierte Strommärkte sehen diverse autorisierte Marktakteure mit Zugriff auf Daten" Enormes Mißbrauchsrisiko aufgrund geringer Aufdeckungsgefahr / Zweifel an Wirksamkeit des Datenschutzes"

23 Technische Datenschutzansätze für Smart Metering Privacy Approach" Selected References" Data Aggregation " J. Bohli, C. Sorge, and O. Ugus, A privacy model for smart metering, in IEEE International Conference on Communications (ICC) SG Workshop, " Distributed storage " Data minimization" Anonymization" Homomorphism " Obfuscation" Negotiation" Federal Office for Information Security, Protection Profile for the Gateway of a Smart Metering System, v (final draft), C. Efthymiou and G. Kalogridis, Smart grid privacy via anonymization of smart metering data, in First IEEE Smart Grid Communications Conference, " F. Garcia and B. Jacobs, Privacy-friendly energy-metering via homomorphic encryption, in 6th Workshop on Security and Trust Manage- ment (STM), " Y. Kim, E. Ngai, and M. Srivastava, Cooperative state estimation for preserving privacy of user behaviors in smart grid, in 2nd IEEE International Conference on Smart Grid Communications, " L. Sankar, S. Kar, R. Tandon, and V. Poor, Competitive privacy in the smart grid: An information-theoretic approach, in 2nd IEEE International Conference on Smart Grid Communications, "

24 Datenschutz & Smart Grids " Auch mit Billigung der Betroffenen gelten Prinzipien des Datenschutzgesetzes fort: Erforderlichkeit Zweckbestimmung Transparenz/direkte Erhebung Kontrolle/Korrekturmöglichkeit Bill Hader on Saturday Night Live/SNL, 2011

25 " " " " " " Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!"