Digitalisierung der Geschäftsmodellentwicklung in der Energiewirtschaft

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1 Digitalisierung der Geschäftsmodellentwicklung in der Energiewirtschaft Energiecluster triff Wissenschaft, Universität Leipzig, Leipzig Prof. Dr. Thomas Bruckner Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit Direktor, Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM), Universität Leipzig Vorstand, Forschungsstelle für Kommunale Energiewirtschaft (FKE), Universität Leipzig Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 1

2 Lehrangebot Bachelorstudiengang Wirtschaftswissenschaften mit Spezialisierung Nachhaltigkeitsmanagement oder Energiewirtschaft Universität Leipzig/ Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Masterstudiengänge BWL mit Spezialisierung Nachhaltigkeitsmanagement Universität Leipzig/ Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Joint International Master in Sustainable Development Universität Leipzig/ Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Kooperation mit: Basel University, Graz University, Hiroshima University, Utrecht University, Ca Foscari Venice, Stellenbosch University, TERI University International Energy Economics and Business Administration Universität Leipzig/ Deutsch-Russisches Institut für Energiepolitik und Energiewirtschaft e.v. Kooperation mit: MGIMO University Moscow Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 2

3 Energiewirtschaftliche Modellierung am IIRM der Universität Leipzig Märkte Fundamentale Modellierung von Spotmarktpreisen Fundamentale Modellierung von Regelenergiepreisen Langfristprojektionen (energiewirtschaftliches Umfeld) Integrierte Modellierung von Unternehmen Geschäftsfelder Unternehmen Erzeugung Handel Vertrieb Dienstleistungen Netze Strom Wärme Gas Technologien DSM/DR Speicher Powerto-Heat Dezentrale KWK Virtuelle Kraftwerke Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 3

4 Energiewirtschaftliche Modellierung am IIRM der Universität Leipzig Märkte Fundamentale Modellierung von Spotmarktpreisen Fundamentale Modellierung von Regelenergiepreisen Langfristprojektionen (energiewirtschaftliches Umfeld) Integrierte Modellierung von Unternehmen Geschäftsfelder Unternehmen Erzeugung Handel Vertrieb Dienstleistungen Netze Strom Wärme Gas Technologien DSM/DR Speicher Powerto-Heat Dezentrale KWK Virtuelle Kraftwerke Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 4

5 Fundamentale Modellierung von Spotmarkt- und Regelleistungspreisen Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 5

6 Prognostizierte Entwicklung der Spotmarktpreise Denkbare Entwicklung der Spotmarktpreise basierend auf Annahmen zum Ausbau der erneuerbaren Energien, der zukünftigen Struktur des EU-weiten Kraftwerkparks, der Preise der fossilen Energieträger und der CO 2 -Preise. Die Berechnung erfolgte mit dem am IIRM der Universität Leipzig vorhandenen Strommarktmodell MICOES-Europe. T. Bruckner, D. Böttger: Strommärkte und Strompreisszenarien, IIRM, Universität Leipzig, in: Tsatsaronis, (Hrsg.): EnEff: Wärme - Der Beitrag thermischer Speicher zur Steigerung der Energieeffizienz, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit der Fernwärme- und Stromerzeugung in KWK-Anlagen. Abschlussbericht zum BMWi-Projekt mit dem Förderkennzeichen 02E2-3S6138, Berlin. Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 6

7 Energiewirtschaftliche Modellierung am IIRM der Universität Leipzig Märkte Fundamentale Modellierung von Spotmarktpreisen Fundamentale Modellierung von Regelenergiepreisen Langfristprojektionen (energiewirtschaftliches Umfeld) Integrierte Modellierung von Unternehmen Geschäftsfelder Unternehmen Erzeugung Handel Vertrieb Dienstleistungen Netze Strom Wärme Gas Technologien DSM/DR Speicher Powerto-Heat Dezentrale KWK Virtuelle Kraftwerke Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 7

8 ECOViPP - Economic Calculation and Optimization of Virtual Power Plants Quelle: Loßner et al, IIRM, Universität Leipzig, 2015 Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 8

9 ECOViPP - Economic Calculation and Optimization of Virtual Power Plants Quelle: Loßner et al, IIRM, Universität Leipzig, 2015 Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 9

10 Energiewirtschaftliche Modellierung am IIRM der Universität Leipzig Märkte Fundamentale Modellierung von Spotmarktpreisen Fundamentale Modellierung von Regelenergiepreisen Langfristprojektionen (energiewirtschaftliches Umfeld) Integrierte Modellierung von Unternehmen Geschäftsfelder Unternehmen Erzeugung Handel Vertrieb Dienstleistungen Netze Strom Wärme Gas Technologien DSM/DR Speicher Powerto-Heat Dezentrale KWK Virtuelle Kraftwerke Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 10

11 Integrierte Bewertung der Wirtschaftlichkeit von innovativen Geschäftsmodellen IRPsim = Integrated Resource Planning and Simulation Organization Other Features Agent based Multi-sectoral TS DES PS Technology portfolio Temporal resolution NS SS SMS MS ES Temporal horizon Customer DS0 DS5 DS1 DS6 DS2 DS3 DS4 DS7 DS8 DS# Source: F. Scheller et al.: Geschäftsmodellanalyse kommunaler Energieversorger im liberalisierten Energiemarkt Problemformulierung und Modellentwicklung. 14. Symposium Energieinnovation, Graz. TS = Trading Side, NS = Network Side, SS = Supply Side, SMS = Sales and Marketing Side, DES = Decentralized Energy Side, PS = Political Side, MS = Market Side, ES = Environmental Side, DS = Demand Side Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 11

12 Modellierungssystematik: Sektoren, Energieflüsse und Optionen Optimierungsmöglichkeiten im Rahmen des Modells können durch die Systemzusammensetzung bestimmt werden. Bestimmen der Energieflussoptionen zwischen den konfigurierten Komponenten und Technologien mit Hilfe von gerichteten Kanten. Definieren der Leistungs-messungspunkte durch das Bündeln von Technologien. E NR PR G Systemkomponenten Energiesektoren Märkte Netze Technologien Sektoren Systemverbindungen Ausgehend Lasten Eingehend W F. Scheller, D.G. Reichelt,S. Dienst, S. Johanning, S. Reichardt, T. Bruckner: Effects of Implementing Decentralized Business Models at a Neighborhood Energy System Level: A Model Based Cross-sectoral Analysis, 14th International Conference on the European Energy Market (EEM), TU Dresden (2017). Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 12

13 Modellierungssystematik: Verträge, Finanzflüsse und Optimierungshoheiten Zwischen den Akteuren und den Komponenten können Zugehörigkeiten definiert werden, welche für die Optimierung entscheidend sind. company correlations allocation structures remuneration rates Markets Zwischen den Akteuren können finanzielle Verpflichtungen festgelegt werden, welche bei der Leistungserbringung der Komponenten zu erfüllen sind. Prosumer 2 p2 Prosumer 1 Network n Trading Sales t Supply s Systembeziehungen Optimierungsautorität p2 energy tariffs power tariffs basic tariffs p8 Prosumer 8 Vertragsbeziehung p2 n p8 Optimierungsflüsse Energieflüsse E kwh Finanzflüsse F. Scheller, D.G. Reichelt,S. Dienst, S. Johanning, S. Reichardt, T. Bruckner: Effects of Implementing Decentralized Business Models at a Neighborhood Energy System Level: A Model Based Cross-sectoral Analysis, 14th International Conference on the European Energy Market (EEM), TU Dresden (2017). Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 13

14 Integrierte Bewertung der Wirtschaftlichkeit von innovativen Geschäftsmodellen Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 14

15 Marktdesign und (Energie-) Politikfolgenanalyse Marktdesign Design der Regelenergiemärkte Spotmarktdesign: EOM versus Kapazitätsmärkte Design klimapolitischer Instrumente Märkte Fundamentale Modellierung von Spotmarktpreisen Fundamentale Modellierung von Regelenergiepreisen Langfristprojektionen (klimapolitisches Umfeld) Integrierte Modellierung von Unternehmen Geschäftsfelder Unternehmen Erzeugung Handel Vertrieb Dienstleistungen Netze Strom Wärme Gas Technologien DSM/DR Speicher Powerto-Heat Dezentrale KWK Virtuelle Kraftwerke Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 15

16 WindNODE - Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 16

17 Netzengpässe in der 50 Hertz Regelzone Übertragungskapazität aus abgeschätzter thermischer Grenzlast bzw. maximaler übertragener Leistung Anzahl der Stunden in Jan-Juli 2016, in denen die Leitung mindestens zu 50 % ausgelastet war. S. Graupner, M. Behnert, D.-G. Reichelt, S. Kühne, T. Bruckner: Transmission Grid Stabilization using Virtual Power Plants, 14 th International Conference on the European Energy Market EEM 2017, Dresden. Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 17

18 Verteilung von Bioenergie-Kraftwerken Zuordnung von Bioenergie-Kraftwerken zu Netzknotenpunkten. Die Kraftwerke werden dem jeweils räumlich nächsten Umspannwerk zugeordnet. S. Graupner, M. Behnert, D.-G. Reichelt, S. Kühne, T. Bruckner: Transmission Grid Stabilization using Virtual Power Plants, 14 th International Conference on the European Energy Market EEM 2017, Dresden. Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 18

19 Reduktion der Lastflüsse durch optimierten Einsatz von dezentralen Bioenergie-Kraftwerken Reduktion der Lastflüsse (links α=0.5, rechts α =0.75). S. Graupner, M. Behnert, D.-G. Reichelt, S. Kühne, T. Bruckner: Transmission Grid Stabilization using Virtual Power Plants, 14 th International Conference on the European Energy Market EEM 2017, Dresden. Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 19

20 Prof. Dr. Thomas Bruckner Geschäftsführender Direktor Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM) Universität Leipzig Vorstand Forschungsstelle für Kommunale Energiewirtschaft (FKE) Universität Leipzig Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 20

21 Auftraggeber Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 21

22 Forschungsfelder der Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit Techno-ökonomische Optimierung dezentraler Energiesysteme: Modellierung von stationären und mobilen Batteriespeichern (EnBW, Bosch GmbH, Schaufenster Elektromobilität, BMVBS) sowie virtuellen Kraftwerken (EU). Akteurs-orientierte Modellierung kommunaler Energiesysteme: Energieeffiziente Stadt Delitzsch (BMBF-Wettbewerb Energieeffiziente Stadt, Fördervolumen 2,4 Mio ). Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 22

23 Forschungsfelder der Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit Analyse liberalisierter Energiemärkte unter Klimaschutzrestriktionen: Energiewirtschaftliche Analysen basierend auf der Modellierung von Spotmarkt- und Regelenergiepreisen (BMU, BMWi, 50 Hertz, GASAG, Bosch, ) Mitarbeit im Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): Leitautor des IPCC SRREN und koordinierender Leitautor für das Kapitel Energy Systems des IPCC AR5 (gefördert vom BMBF) Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft Prof. Dr. Thomas Bruckner 23