Demand Response Intelligente Steuerung von Energieverbrauchern zur Umsetzung der Energiewende

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1 Demand Response Intelligente Steuerung von Energieverbrauchern zur Umsetzung der Energiewende Fachgespräch Wie schaffen wir den Ersatz für Bayerns Atomkraftwerke? Thomas Schulz, Entelios AG München, 13. Juli Entelios AG

3 In jedem Moment müssen sich Erzeugung und Verbrauch perfekt die Waage halten selbst mit fluktuierenden Energiequellen. Die Herausforderung Erzeugung Netz Verbrauch 50,2Hz 50Hz 49,8Hz 2012 Entelios AG 3

5 Deutschlands Energiewende: Atomausstieg und eine Wette auf Energieeffizienz und Erneuerbare Energien 700 Energieerzeugung in Deutschland (nach Jahr, nach Energiequelle) TWh/a Renewable Nuclear Fossil Quelle: Entelios Analyse, Energiekonzept der Bundesregierung, BMU, BMWi 2012 Entelios AG 5

6 Der Energiesystem der Zukunft muss deutlich flexibler werden. Nachfrage- & Residuallast in GW Nachfrage und Residuallast bei 50% EE Stunden Erläuterungen Schwankungen bis zu MW in 15 min. möglich (heute: MW) Windkraft und PV ersetzen kaum konventionelle Kraftwerke 27 GW Windkraft ersetzen 1,9 GW konventioneller Leistung Ausgleich von Windflauten und PV- Nacht-/Winterdefiziten durch fossile Kraftwerke ist CO 2 -intensiv Ausbau Speicher-/ Pumpspeicherkraftwerke zur Gewährleistung Systemstabilität und Integration Erneuerbarer langwierig und teuer. Quelle: IER Universität Stuttgart 2011 Entelios AG All Rights Reserved 6

7 Die notwendig vorgehaltene Regelleistung wird nur selten tatsächlich ganz abgerufen eine Chance für intelligentes Lastmanagement. SRL/MRL Abrufe (2010) Abschaltbare Lasten Zuschaltbare Lasten Quelle: Neubarth, J.: Integration erneuerbarer Energien in das Stromversorgungssystem; In: Energie für Deutschland 2011, Weltenergierat-Deutschland, Berlin (2011) 2012 Entelios AG Confidential 7

8 Die Lösung: Demand Response Demand Response ist ein Steuerverfahren in Stromnetzen, bei dem die Verbrauchsseite ( demand ) auf Signale aus dem Netz antwortet ( response ). Signale sind z.b. die Erzeugungssituation, die Netzauslastung oder Preissignale Entelios AG All Rights Reserved 8

9 Ein Paradigmenshift Vor Demand Response: Verbraucher können soviel verbrauchen wie sie wollen, wann sie wollen; Die Erzeugerseite ist so gesteuert, den aktuellen Verbrauch genau zu treffen Reservekraftwerke werden benötigt. Mit Demand Response: die aktuelle Energieerzeugung steuert den Stromverbrauch 2012 Entelios AG 9

10 Demand Side leistet Beiträge zur Integration der Erneuerbaren Energien; Erreichung der CO 2 -Ziele; optimalen Nutzung der Netzkapazität; Verbreitung der e-mobility; Nutzung des Smart Grid; Innovation Economy und zwar rasch und günstig Entelios AG All Rights Reserved 10

11 Demand Response ist grüner, schneller und günstiger als viele Alternativen. Bewertung der 5 Säulen der Energiewende Hoch Flexible konventionelle Erzeugung Emissionen über den Lebenszyklus Niedrig Niedrig Demand Response Energieeffizienz Investitionskosten / Beschaffungskomplexität Speicher Netzausbau Hoch Quelle: Entelios Analyse 2012 Entelios AG Confidential 11

12 Demand Response ist die bevorzugte Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Vorrangig und mit Abstand kostengünstiger (als Speicher) ist ein optimiertes Lastmanagement mit einem leistungsfähigen Stromnetz, mit dem Schwankungen über größere Entfernungen ausgeglichen werden. BM Norbert Röttgen, FAZ vom Entelios AG Confidential 12

14 Entelios ist Wegbereiter von Demand Response in Europa. Entelios AG Übersicht Gegründet 2010 Venture-Capital finanziert Services: - Demand Response Aggregation - Demand Response as-a-service für Stadtwerke und Netzbetreiber - Intelligente Energieeffizienz Fokus: Industrie & Gewerbe Niederlassungen: Deutschland, Österreich 2012 Entelios AG All Rights Reserved 14

15 Entelios erschließt Energieeffizienzpotentiale durch Lastgangoptimierung mittels Demand Reponse. Lastgangoptimierung + 3 Lastgang Erzeuger Nachher Lastspitze Reduzierung Zusammenarbeit 2 Lastgang Kunden Verlauf mit Glättung 1 Lastgang Erzeuger Vorher Lastspitze Ʃ vieler Kunden / Einzelverbraucher Verlauf ohne Glättung - Schritte Entelios AG All Rights Reserved 15

16 Im Grunde gibt es drei Möglichkeiten der kundenseitigen Lastanpassung 1) Reduzieren, 2) Puffern, 3) Verschieben. Szenarien der Lastanpassung 1. Reduzieren 2. Puffern 3. Verschieben 800, , , , , , , , Verbrauch nach DR Event (kwh im Jahr) Verbrauch vorher(kwh im Jahr) Kurzzeitiges Reduzieren (Minuten, Sekunden) Geringer Mehrverbrauch (ca. 2%) Neutral: gleicher Verbrauch Beispiele: Ø Gebäudemanagement - Beleuchtung - Klimatisierung Beispiele: Ø Kälte Ø Wärme Ø Druckluft Ø Wasser Beispiele: Ø Aggregate mit hohem Verbrauch - Pumpen - Mühlen - Maschinen - Schichten 2012 Entelios AG All Rights Reserved 16

17 Entelios die intelligente Verbindung zwischen der Verbrauchsseite und der Netzseite in der Energiegleichung. Network Operations Center (NOC) Verbrauchsseite Netzseite Anlagen & Prozesse Regulator Dezentrale Erzeugung ÜNB Gebäudemanagement Versorger emobilität Energy Relationship Management Energiemärkte Entelios AG 2012 Confidential 17

18 Was sind die Aufgaben, die Entelios als Demand Response Aggregator und neuer Marktteilnehmer wahrnimmt? Geschäftsmodell MW, MWh* Functions Demand Response Aggregator Utilities / DSO Industrial Commercial Institutional Consumers / Participants: - Factories - Buildings - E-Cars Aggregate Recruiting Sign-up Provisioning Maintenance NOC Forecasting Packaging Monitoring Controlling Trade Energy Relationship Management Sales Trading Reporting Balancing Mechanism ISO / TSO / RTO OTC Energy Exchange Capacity Market** * Alternative Term: NW, NWh (NW = NegaWatts, NWh = NegaWatthours) Notes: NOC: Network Operations Center ISO: Independent System Operator TSO: Transmission System Operator RTO: Regional Transmission Organization OTC: Over the counter ** Je nach europäischem Land unterschiedlich gesehen - Frankreich (EPEX-Spot) macht sich dahingehend Gedanken Entelios AG All Rights Reserved 18

19 Verschiedenste Industrien haben hohes Potential für Demand Response: ein vertikaler Ansatz ist notwendig. Industrien mit DR Potential Chemical Industry Breweries Cold Stores Hotels Public Buildings / Facilities Food Processing Industries Foundry / Furnace Lumber Mills Shopping Centers Printing Plants Water- / Air Treatment Concrete Factories 2012 Entelios AG 19

20 Entelios hat über die letzten 1½ Jahre zahlreiche Lastpotentiale identifiziert und für Demand Response nutzbar gemacht. Speicher und verschiebbare Lasten Kälte Lüftung Lagerung Pumpen Druckluft Klima Beleuchtung BHKW / KWK Wärme 2012 Entelios AG All Rights Reserved 20

21 Entelios entwickelt zuverlässige Hardware und Software, um die Flexibilität von Industrieanlagen zu erschließen Hardware Teilnehmerstation (UMTS-basiert) Pilot Server 2012 Entelios AG 21

22 Das Entelios NOC baut aus den einzelnen Verbrauchern ein Angebot für den Energiemarkt. Das Entelios Prinzip Verbrauchsseite Netzseite Strommarkt Regelenergiemarkt 2012 Entelios AG All Rights Reserved 22

23 Entelios erstellt eine Network Operations Center Architektur für Demand Response 2.0 / 3.0. CRM, PRM Customer Analytics Billing & Invoicing Revenue Assurance Businesses & Industry System Operator & Utility Clients Interfaces Entelios Network Operations Center (NOC) Core Echtzeit Regelbasiertes System Lastmanagement- Intelligenz Prognose & Modellierungssystem Interfaces Demand Side Participants Residential (E-Mobility only) Asset Management E-Trading 2012 Entelios AG All Rights Reserved 23

27 Intelligente Haushaltsgeräte werden auf absehbare Zeit keine bedeutende Rolle bei der Integration Erneuerbarer Energien spielen. Potentiale (1/2) kw vs. MW Es gilt, erst die Potentiale in Gewerbe und Industrie zu heben! * Scott Hublou of EcoFactor 2012 Entelios AG All Rights Reserved 27

29 Signifikantes Potenzial, die Spitzenlast zu senken Spitzenlast in GW 1 GW < 5 Std Dauer in Stunden 2012 Entelios AG 29

30 Demand Response, Erneuerbare Energien und Energieeffizienz sind die Hebel, die Spitzenlast zu senken Spitzenlast in GW Demand Response Erneuerbare Energien Energieeffizienz Dauer in Stunden 2012 Entelios AG 30

31 TABELLE SEDC membership includes 44 utilities and energy related companies across Europe; Entelios being one of the three founding members. The SEDC focus is to promote Demand Side programs such as, demand response - peak clipping and shifting, energy usage feedback and information, smart home, in-home and in-building automation, electric vehicle charging management, and other programs related to making demand a smart, interactive part of the energy value. Entelios AG 2012 Confidential 31

32 TABELLE dena Arbeitskreis zur Nutzbarmachung von Lastmanagementpotenzialen im Bereich Industrie und Gewerbe sowie öffentlichen Unternehmen. dena Arbeitskreis Ziele: Information und Vernetzung von Fachakteuren und Entscheidungsträgern Bereitstellung von Tools und Informationen, damit Unternehmen Lastmanagementpotenziale identifizieren können Unterstützung und Förderung des Dialogs für die Umgestaltung des Energiesystems Anregung des Prozesses, um Lösungen zu diskutieren und zu finden Aufklärung und Motivation durch zielgruppengerechte Informationsaufbereitung und Darlegung der Kosteneinsparpotenziale Entelios AG 2012 Confidential 32

33 Ziele der europäischen Energiepolitik im Rahmen des EU Energieund Klimapakets - ergänzt um ein 20 % Demand Response Ziel Perspektiven % +20% Treibhausgas- Erneueremissionen 1) bare 2) +20% Steigerung der Energie- Effizienz 3) 4 x 20% bis % 3 Neu Industrie & Gewerbe DR-Teilnahme 1) Minus 30% im Falle eines intern. Abkommens 2) 20% Erneuerbare Energien vom Gesamtenergieverbrauch (ca. 34 % vom Stromverbr.) 3) Erhöhung der Endenergieeffizienz ggü. Business as usual um 20 % bis 2020 (Basis 2005) 2012 Entelios AG All Rights Reserved 33

34 Ohne einen regulatorischen Rahmen werden Demand Response Programme weder effektiv noch finanziell nachhaltig sein. Allgemeine Anforderung Regulatorischer Rahmen Europaweit Einheitliches Marktdesign Nationaler DR Aktionsplan* * Siehe auch FERC: National Action Plan on Demand Response Entelios AG All Rights Reserved 34

35 Zuviele notwendige bilaterale Beziehungen sind komplex und behindern den Markteintritt von Demand Response Demand Response in der heutigen Struktur der Energiewirtschaft BIKO/ÜNB BKV Präqualifikation Lieferung von RL Vereinbarung zur Abrechnung des BK DR-Aggregator Vereinbarung, Nichtverfügbarkeitsmeldung und 19 (2) StromNEV Vermarktungsabkommen zu DR- Potential Vereinbarung über Strommengenausgleich VNB Stromkunde & Flexibilitätslieferant Lieferant 2012 Entelios AG Confidential 35

36 Orientierung für eine langfristige Lösung Energiekosten begrenzen Geringe Komplexität Geringe Transaktionskosten Wettbewerb fördern Innovationen fördern» Standardisierungen» Neue Abrechnungsmethodik» Definition neuer Marktrolle Marktzutritt erleichtern 2012 Entelios AG Confidential 36