Welchen Weg in die Zukunft hat Deutschland eingeschlagen? Modellregionen. Ludwig Karg, B.A.U.M. Consult, Leiter der E-Energy Begleitforschung

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1 Welchen Weg in die Zukunft hat Deutschland eingeschlagen? Ein Blick auf die Ergebnisse der E-Energy E Modellregionen. Ludwig Karg, B.A.U.M. Consult, Leiter der E-Energy Begleitforschung 1

2 Struktur des Vortrags 1. Energiewende im Spannungsfeld 2. Sechs Leuchttürme proben die Zukunft 3. Architekturen für ein Internet der Energie 4. IKT als Schlüssel für Energieeffizienz und erneuerbare Energien 5. IKT als Schlüssel für ein sicheres und anpassungsfähiges Versorgungssystem 6. IKT als Schlüssel für neue Produkte, Marktplätze und Marktteilnehmer 7. Herausforderungen auf dem Weg zum Internet der Energien

3 Die Energiewende ist beschlossen!

4 Sich den Herausforderungen stellen Volatilität Dezentralisierung i Liberalisierung

5 Nutzung aller vorhandenen Ressourcen Einspar- und Effizienzpotentiale zuverlässig funktionierende i Stromnetze t zunehmend erneuerbare Energiequellen

6 Paradigmenwechsel beim Ausgleich von Angebot & Nachfrage verbrauchsorientierte Erzeugung plus erzeugungsorientierter Verbrauch

7 Ausbau und Umbau: Kupfer und Silizium

8 Struktur des Vortrags 1. Energiewende im Spannungsfeld 2. Sechs Leuchttürme proben die Zukunft 3. Architekturen für ein Internet der Energie 4. IKT als Schlüssel für Energieeffizienz und erneuerbare Energien 5. IKT als Schlüssel für ein sicheres und anpassungsfähiges Versorgungssystem 6. IKT als Schlüssel für neue Produkte, Marktplätze und Marktteilnehmer 7. Herausforderungen auf dem Weg zum Internet der Energien

9 Der Förderschwerpunkt E-Energy Begleitforschung Modellprojekte ZESMIT FEG

10 Ein Stück des Wegs ist gegangen Future Energy Grid

11 Die Modellprojekte

12 E-Energy: ein multidimensionaler Forschungsansatz Energie- Effizienz Marktliberalisierung IKT Architektur IT Sicherheit & Datenschutz Intelligente Messung IKT für Speicher Integration Erneuerbare Energien e-mobilität Netzengpässe & Netzausbau Dezentrale Energieerzeugung Last-Flexibilisierung i

13 Die 6 Modellprojekte: gemeinsam alle Felder abgedeckt

14 Struktur des Vortrags 1. Energiewende im Spannungsfeld 2. Sechs Leuchttürme proben die Zukunft 3. Architekturen für ein Internet der Energie 4. IKT als Schlüssel für Energieeffizienz und erneuerbare Energien 5. IKT als Schlüssel für ein sicheres und anpassungsfähiges Versorgungssystem 6. IKT als Schlüssel für neue Produkte, Marktplätze und Marktteilnehmer 7. Herausforderungen auf dem Weg zum Internet der Energien

15 IKT verbindet die Welten

16 IKT verbindet die Welten Smart Energy Smart Grid

17 Intelligente Netze und Liegenschaften Smart Meter Gebäude- Manager Intelligentes Gebäude Intelligentes Netz Energie- Manager Marktplattform Intelligenter Markt

18 IKT Infrastruktur als Grundlage

19 Das Schichtenmodell für ein Internet der Energien Business Layer Function Layer Information Layer Communication Layer Component Layer

20 Struktur des Vortrags 1. Energiewende im Spannungsfeld 2. Sechs Leuchttürme proben die Zukunft 3. Architekturen für ein Internet der Energie 4. IKT als Schlüssel für Energieeffizienz und erneuerbare Energien 5. IKT als Schlüssel für ein sicheres und anpassungsfähiges Versorgungssystem 6. IKT als Schlüssel für neue Produkte, Marktplätze und Marktteilnehmer 7. Herausforderungen auf dem Weg zum Internet der Energien

21 Messen Anzeigen - Informieren Verbrauchsanzeige auf ipad Preisanzeige im Voraus aktives Zugehen auf Kunden

22 Lastverschiebung in der Praxis beobachtet

23 Positive Regelleistung durch Kühlanlagen kurzzeitige Verschiebungen auch Haushalte sowie Kleinund Kleinstanlagen interessant Unterschied theoretisches / realisierbares Potential

24 Eine ganze Region als Kraftwerk Prognosesysteme Leitwarte Ausgleich und Wertschöpfung in der Region

25 Erste Ergebnisse Einsparpotenziale im gewerblichen Bereich bis zu 20 % im privaten Bereich 5 % bis max. 10 % Lastverschiebungspotenziale im privaten Bereich bis zu 10 %. Aufklärung nötig um sie zu heben. Lastverschiebungspotenziale im gewerblichen Bereich sehr hoch. Vielfach schon heute wirtschaftlich attraktiv. Unterstützung der Stabilisierung des Netzes möglich durch flexible Erzeugungsanlagen g g und lokalen Einkauf von Blindleistung. konventionelle Speicher für kurzfristigen Lastausgleich innerhalb eines Bilanzkreises; weitere Speichertechnologien notwendig für Langzeitpufferung.

26 Struktur des Vortrags 1. Energiewende im Spannungsfeld 2. Sechs Leuchttürme proben die Zukunft 3. Architekturen für ein Internet der Energie 4. IKT als Schlüssel für Energieeffizienz und erneuerbare Energien 5. IKT als Schlüssel für ein sicheres und anpassungsfähiges Versorgungssystem 6. IKT als Schlüssel für neue Produkte, Marktplätze und Marktteilnehmer 7. Herausforderungen auf dem Weg zum Internet der Energien

27 Kontrollierte Einbindung dezentraler Klein-Erzeuger 14 Kleinst-BHKWs koordiniert am Netz Kunden als Verbraucher und Erzeuger am Markt (Prosumer) Aggregator als Bündler kleiner Mengen

28 Netzführung mit Demand Side Management Spannungsproblem wird erkannt Verhandlungsprozess beginnt Angebote werden eingeholt und angenommen Spannungsproblem ist behoben

29 Steuersignale für gute und schlechte Zeiten Stromvertrieb Netzbetrieb Zellenmanagement Preissig gnal Steuersig gnal Prioritätssig gnal Objektmanagement Gerätesteuerung Erzeuger Verbraucher

30 Leben im intelligenten Haus PV-Anlage und Mikro-BHKW Elektrofahrzeug als Puffer Steuerung des gesamten Haushalts bei Bedarf Betrieb als autarke Zelle

31 Mannheim: zellulare Quadratestadt Systemzelle mit 300 Verteilnetzzellen zu je ca. 200 Objektzellen Energiebutler im Objekt, Netz- und Markmoderatoren Dezentrale Datenhaltung und dezentrale Entscheidungen

32 Energieversorgung als zellularer Organismus Energie- Informationssystem Energie- Marktsystem zellularer Organismus, dezentrale Entscheidung, Fehlerkapselung große Zahl von Markt- teilnehmern auf offenen Marktplattformen zentrale Gesamtsteuerung, bidirektionale Ansteuerung aller Erzeu- ger und Verbraucher zentrale Steuerung, wenig IKT bei Netzkomponenten und Endgeräten monopolistisches System reguliertes Oligopol, neue Dienstleistungen, neue Funktionen (Aggregator) Energie- Versorgungssystem zentrale Erzeugung, dezentrale Erzeugung, hierarchisches Netz subsidiäre Optimierung zellulares l System mit autonomen Netzteilen (micro / nano grids)

33 Erste Ergebnisse Versorgungssicherheit durch zellulare Ansätze zu unterstützen Integration dezentraler, kleiner Erzeuger mit IKT ohne Gefahr für die Netzstabilität perspektivisch i möglich Sensorik sowohl im Netz als auch am Netzrand nötig Aktoren für Steuerung e der Erzeugung und Verbrauchsregelung e el benötigt Verbesserte Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen möglich Systemdienstleistungen durch Erneuerbare Energie Anlagen möglich. Aber: wenig Raum für Wirtschaftlichkeit Abgleich von Angebot und Nachfrage auf Bilanzkreisebene möglich. Auf Ebene der Übertragungsnetze verbleibt das Transportproblem von hohen Windstromüberschüssen.

34 Struktur des Vortrags 1. Energiewende im Spannungsfeld 2. Sechs Leuchttürme proben die Zukunft 3. Architekturen für ein Internet der Energie 4. IKT als Schlüssel für Energieeffizienz und erneuerbare Energien 5. IKT als Schlüssel für ein sicheres und anpassungsfähiges Versorgungssystem 6. IKT als Schlüssel für neue Produkte, Marktplätze und Marktteilnehmer 7. Herausforderungen auf dem Weg zum Internet der Energien

35 Anreize durch dynamische Tarife

36 Das virtuelle Kraftwerk in Cuxhaven ortsnaher Abgleich von Windstromerzeugung mit Verbrauch in großen Kälteanlagen Vermarktung der Flexibilitäten auf dem lokalen Marktplatz

37 Lieferantenwechsel im Eilzugtempo

38 Weitergehende Geschäftsmodelle: zu weit weg? Handy und Notebook überall laden an mehreren Orten wohnen Elektrofahrzeug über laden Microgrid im Bürogebäude Visualisierung & spielerische Ansätze Belohnung der MitarbeiterInnen

39 Erste Ergebnisse neue Marktfunktion: Aggregatoren sichern diskriminierungsfreien Zugang auch kleiner Anbieter zum Marktplatz Optimierung bisheriger Geschäftsprozesse möglich Zeitvariable Tarife bewirken Veränderungen im Verbrauchs- verhalten; nachhaltige Wirkung über automatisierte Systeme E-Energy Energy gesteuerte Anlagen können near time Ausgleichsenergie und Systemdienstleistungen im Verteilnetz erbringen auch bei stark volatiler Einspeisung Netzstabilität zu erhalten durch automatisierte, marktbasierte Verhandlungssysteme

40 Struktur des Vortrags 1. Energiewende im Spannungsfeld 2. Sechs Leuchttürme proben die Zukunft 3. Architekturen für ein Internet der Energie 4. IKT als Schlüssel für Energieeffizienz und erneuerbare Energien 5. IKT als Schlüssel für ein sicheres und anpassungsfähiges Versorgungssystem 6. IKT als Schlüssel für neue Produkte, Marktplätze und Marktteilnehmer 7. Herausforderungen auf dem Weg zum Internet der Energien

41 Datenschutz und Datensicherheit Schutz vor beabsichtigten und unbeabsichtigten Schäden! Datensparsamkeit! privacy by design! weiterer Untersuchungsbedarf zur Datensicherheit!

42 Kommunikation von der Erzeugung bis zum Verbrauch aufbauend auf vorhandenen Standards Unterstützung von Partnern aus der Industrie Normierungsprozess in enger Abstimmung mit DKE

43 DKE Kompetenzzentrum: ein starker Partner aktive Beteiligung am europäischen Normungsprozess (Mandat M/490) Verbindung nach Übersee Mitarbeit im Projekt FINSENY

44 E-Energy: ausgezeichnet!