Smart Grids und die Bedeutung von TK-Netzen für die Energiewende

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1 Smart Grids und die Bedeutung von TK-Netzen für die Energiewende Dr. Andreas Cerbe 13. Juni 13 NetCologne Expertenforum

2 Agenda I. Was kennzeichnet die Energiewende? II. III. IV. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Was sind kritische Erfolgsfaktoren? Die Bedeutung der IKT-Netze für Smart Grids und die Energiewende Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

3 I. Was kennzeichnet die Energiewende? Netzrealität oder Fiktion - vom Verteilnetz zum Sammelnetz 3 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

4 ??? StromNEV GasNZV GasGVV MaBis Quelle: Referat Netzingenieur Gas Dipl.-Ing. Holger Thielmann 4 I. Was kennzeichnet die Energiewende? Das Energiewirtschaftsrecht Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

5 I. Was kennzeichnet die Energiewende? Die Wertschöpfungsstufen Erzeugung Netz Kunde Die Energieversorgung war geprägt durch eine zentrale Stromerzeugung, die nach dem Stromverbrauch ausgerichtet war 5 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

6 I. Was kennzeichnet die Energiewende? Die Ziele Erlass der EU Richtlinie mit dem -- Ziel % Einsparung Emissionen % Erneuerbare Energie % Höhere Energieeffizienz Energiekonzept 5 BMU 8% Anteil der Erneuerbaren an der Stromversorgung 5 zuverlässige, sichere, kostengünstige und robuste Energieversorgung europäischer Stromverbund, Speicher, E-Mobilität Das EEG 1 verfolgt das Ziel, den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung mindestens zu erhöhen auf: 35% bis zum Jahr 5% bis zum Jahr 3 65% bis zum Jahr 4 8% bis zum Jahr 5 6 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

7 I. Was kennzeichnet die Energiewende? CO Reduzierung Verkehr / E-Mobilität energetische Gebäudesanierung Wärmeversorgung / Fernwärme Kraft / Wärme gekoppelte Einspeisung Kopplung Energiedargebot und Verbrauch / IKT Sichere, zuverlässige, ökologische, nachhaltige und bezahlbare Versorgung mit Strom und Wärme ist kein Selbstgänger 7 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

8 Agenda I. Was kennzeichnet die Energiewende? II. III. IV. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Was sind kritische Erfolgsfaktoren? Die Bedeutung der IKT-Netze für Smart Grids und die Energiewende 8 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

9 II. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Paradigmenwechsel in der Energieversorgung überwiegend große regelbare Erzeugungsanlagen, wenige, dezentrale Einspeisungen keine oder unidirektionale Kommunikation isoliert arbeitende Netzbereiche, keine Lastflussverschiebungen Erzeugung folgt dem Verbrauch, Kunde in passiver Rolle feste Tarife heute künftig viele dezentrale kleine volatile Erzeugungsanlagen, einige große volatile Einspeisungen bidirektionale und permanente Kommunikation vernetzte und kommunizierende Netzbereiche fluktuierende Erzeugung, bedingt erzeugungsorientierten Verbrauch variable Tarife 9 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

10 MW II. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Entwicklung der erneuerbaren Energien sonstige Wind Solar Höchstlast D 1 Mindestlast D Quelle: Erneuerbare Energien 11, Daten des BMU zur Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland im Jahr 11 auf der Grundlage der Angaben der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat), Vorläufige Angaben, Stand 8. März 1; Netzentwicklungsplan 1 (Szenario B); BMU, Leitstudie 1, Bonn 1. 1 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

11 II. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Die Zukunft ist erneuerbar, dezentral und vernetzt Anbieter regionaler Mobilitätskonzepte auf Basis Elektromobilität Angebot innovativer Tarife für Endkunden Entwickung, und Betrieb erneuerbarer zentraler Kraftwerke Monitoring und Steuerung von dezentraler Erzeugung und Verbrauch Bereitstellung/ Installation/ Wartung dezentraler Anlagen Smart Home Anwendungen Infrastrukturbetreiber (Netz und Daten) Steigerung Energieeffizienz 11 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

12 II. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Rollen und Systemgrenzen ändern sich Markt Regulierung Technologiepartner Kunde 1 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

13 II. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Zwischenfazit zu II. Die Struktur und Zahl der Marktpartner verändert sich Integration dezentraler volatiler Energieerzeugung in den Verteilnetzen Aufrechterhaltung der hohen Zuverlässigkeit von Verteilnetzen Transparenz der Lastflüsse in Mittel- und Niederspannungsnetzen Balance zwischen Bedarf und Erzeugung und damit stabile Netzspannung und Netzfrequenz Die Automatisierung der Netze muss nicht flächendeckend, sondern in Abhängigkeit von den Herausforderungen des jeweiligen Verteilnetzes installiert werden. 13 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

14 Agenda I. Was kennzeichnet die Energiewende? II. III. IV. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Was sind kritische Erfolgsfaktoren? Die Bedeutung der IKT-Netze für Smart Grids und die Energiewende 14 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

15 III. Was sind kritische Erfolgsfaktoren? Systemgrenzen und Herausforderungen Markt Regulierung neue attraktive Produkte last- und zeitabhängige Tarife Kundenservice schnelle Wechselprozess riesige Datenmengen Technologiepartner Datensicherheit hohe Datenrate Echtzeitvernetzung Zuverlässigkeit hohe Verfügbarkeit Wirtschaftlichkeit Datensicherheit Datenschutz Wirtschaftlichkeit Zuverlässigkeit hohe Netzqualität Kunde Datenschutz flexible Tarife Demand Side Management Smart Home Prosumer 15 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

16 III. Was sind kritische Erfolgsfaktoren? Es stehen mehr Daten künftig zur Verfügung Millionen HEUTE: Eine Richtung Datenverarbeitung 5 Milliarden MORGEN: Bi-direktional Datendrehscheibe Daten pro Jahr Strom Gas Wasser Strom Gas Wasser ¼ Stündlich Stündlich Stündlich Die Schnittstelle zum Kunden wird sich ändern 16 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

17 III. Was sind kritische Erfolgsfaktoren? Erkennbare Herausforderungen 1. Marktkommunikation / -interaktion Informationsaustausch und Interaktion zwischen Einspeiser / Markt / Kunde Informationsaustausch und Steuerung zwischen Markt und Grid. Riesige Datenmengen Statt einem Zählerstand pro Jahr,/ Lastgänge mit bis zu 35. Werten pro Zähler Statt einem Höchstlastwert in Netzstationen alle 4 Jahre / Lastgänge und Zustandswert mit bis zu 4.. Werten pro Ortsnetzstation 3. Innovationszyklen Reininvestitionszyklen 4 bis 6 Jahren für primärtechnische Betriebsmittel / 1 bis 15 Jahren für sekundärtechnische Betriebsmittel / Innovationszyklen sind wesentlich schneller 4. Datenschutz / -sicherheit Sichere Datenübertragungswege mit hoher Verfügbarkeit Schutz sensibler Netz- und Kundendaten 5. Grid Flächendeckende Erreichbarkeit von Ortnetzstationen und anderen Elemente der Verteilnetze hohe Verfügbarkeit der Netze, sichere, zuverlässige und kostengünstige Kommunikationsstrukturen 17 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

18 Agenda I. Was kennzeichnet die Energiewende? II. III. IV. Wie sieht der Veränderungsprozess aus? Was sind kritische Erfolgsfaktoren? Die Bedeutung der IKT-Netze für Smart Grids und die Energiewende 18 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

19 IV. Die Bedeutung der IKT-Netze für Smart Grids und die Energiewende 1. Information und Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Marktteilnehmern (Energielieferanten, Energiedienstleistern, Speicherbetreiber, Erzeuger usw.) sicher herzustellen. [z.b.: Möglichkeit zur Vermarktung von Flexibilitäten der Netznutzern]. Sicherstellung der Information und Kommunikation zwischen Markt und Grid um die Balance zwischen Einspeisung und Verbrauch zu ermöglichen. 3. Sicherstellung des Informations- und Kommunikationsaustausch zwischen den verschiedenen Teilnetzen um ein Zusammenwirken beim Lastmanagement zu ermöglichen. 4. Sichere und Preiswerte Übermittlung der Netzsystemparameter und Verknüpfung an die bestehenden Leitsysteme für einen sicheren und zuverlässigen Netzbetrieb. IKT ist das Rückgrat von Smart Grid Systemen 19 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

20 IV. Die Bedeutung der IKT-Netze für Smart Grids und die Energiewende Anforderungen an die IKT Netze Kostengünstige und effiziente Kommunikationstechnologien Sicherer, störungsfreier und zuverlässiger Datenaustausch, Datensicherheit Effektiver Datenaustausch, hohe Übertragungsraten, Echtzeitvernetzung Datenschutz der Netz- und Kundendaten muss gewährleistet sein Leitungsgebundene oder drahtlose Kommunikationstechnologie sollten kombinierbar sein Ein modularer Netzausbau muss möglich sein, da nicht alle Lasten, Verbraucher, Erzeuger mit IKT ausgerüstet werden Kompatibilitäten der alten und neuen Kommunikationsinfrastruktur muss gewährleistet sein Reinvestitionszyklen der IKT größer 1 Jahre Ohne Information und Kommunikation zwischen den Versorgungsnetzen und dem Markt kann die Hauptaufgabe Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch und somit eine sichere, zuverlässige und wirtschaftliche Energieversorgung nicht erfüllt werden. Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum

21 Fazit Know How Kundensicht Innovationskraft Risikobereitschaft Partner Wirtschaftskraft Angebot u. Nachfrage Es braucht klare und verbindliche Rahmenbedingungen und sinnvolle Investitionsanreize für Informations- und Kommunikationstechnologien in den Verteilnetzen. 1 Dr. Andreas Cerbe NetCologne Expertenforum