Aspern Smart City Research (ASCR) Überblick des Vorhabens

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1 Aspern Smart City Research (ASCR) Überblick des Vorhabens

2 Energieinfrastruktur von Smart Cities erfordert intelligente Energieerzeugungs-, verteil- und einsatzkonzepte Versorgungssicherheit Energie muss stets zuverlässig und leistbar sein Erneuerbare Erzeugung Systemintegration und intelligente Steuerung zur CO2 Reduktion Niederspannungsnetz Zukünftig speisen viele kleine Erzeuger in das Netz ein. Das Niederspannungsnetz muss stabil betrieben werden und eine Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch sicherstellen. Verbrauchssteuerung Speicher Steuerung der Nachfrage durch Intensivierung; Steuerung des Stromverbrauchs in Echt-Zeit basierend auf Marktpreissignalen Effizienter Energieeinsatz Quelle: CC Siemens (Siemens-Welt Dezember 2012) Aufgrund der volatilen Erzeugung aus Wind- und Solaranlagen sind Speicherlösungen für das Gesamtsystem notwendig. Die intelligente Steuerung des Gesamtsystems führt zu Energieeinspareffekten 2

3 aspern Die Seestadt Wiens Einbettung in die Smart City Rahmenstrategie der Stadt Wien Die Vision Smart City Wien 2050 Smart City Rahmenstrategie Grundlage für die Orientierung Wiens Ressourcen (Energie, Mobilität, Infrastruktur, Gebäude) Lebensqualität (Soziale Inklusion, Partizipation, Gesundheit, Umwelt) Innovation (Bildung, Wirtschaft, Forschung, Technologie, Innovation) Beschluss des Wiener Gemeinderates Wiens Positionierung als Lösungsanbieter mit sozialer Verantwortung 3

4 aspern Die Seestadt Wiens Fakten 2,4 Millionen m² Grundfläche 2,2 Millionen m² Bruttogeschoßfläche Arbeitsplätze BewohnerInnen hochwertige Wohneinheiten Büros, Produktions- und Dienstleistungsunternehmen, Wissenschaft, Forschung und Bildung über m² Fläche für Geschäfte, Lokale und Kleingewerbe in der gesamten Seestadt Vienna Urban Lakeside Aspern 4

5 ASCR Beteiligungsstruktur 44,1 % 29,95 % 20,0 % 4,66 % 1,29 % 38,3 meur Planung und Konstruktion Infrastruktur Operatives, Wartung und Reparatur Forschung ASCR Personal Verschiedenes (Marketing, Büro, ) 9,7 meur 6,5 meur 14,1 meur 5,6 meur 2,4 meur 5

6 ASCR Testbed Smart Building D5b GPA Studentenheim Smarte Hauptkomponenten: PV (250 kwp) elektrischer Speicher (120 kwh) Heizelemente (2 x 9kW) für Warmwasserspeicher Smarte MSR D12 EBG 213 Wohnungen Smarte Hauptkomponenten: verschiedene Wärmepumpen (800kW) Solarthermie (90kW) + Hybrid (60kWpth) PV (15kWp) + Hybrid (20kWpel) Warmwasserspeicher Erdspeicher elektrische Speicher: 20kWh Smarte MSR Home Automation D10 ÖVW/EGW Mischnutzung Benchmarkobjekt C4 WAB Büro Benchmarkobjekt D18 BIG Kindergarten/Volksschule Smarte Hauptkomponenten: 2 Wärmepumpen (510kW) Solarthermie (90kW) Warmwasserspeicher mit Heizelemente (70kW) PV: 58kWp Smarte MSR

7 ASCR Testbed Smart Grid und Smart ICT Plan der Testbeds und Erklärung der Infrastrukturkomponenten Smart Grid Testbed Hauptkomponenten: 12 Prototypen der intelligenten Netzstation 24 Transformatoren unterschiedlichem Typus (auch 1 regelbarer Trafo) Vollausstattung mit Grid Monitoring Devices 2 Baufelder mit Smart Meter Smart ICT Testbed Hauptkomponenten: Zentrales Data Warehouse: Teradata DM670C Hyper-V Umgebung mit 25 virtuellen Systemen 7

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9 ASCR Forschungsprogramm Das Fundament von Smart Cities Informations-/ Kommunikationstechnologie Domänenübergreifende Datenanwendungen Moderne Datenintegrationslösungen Big-Data-Analysen Mandantenfähige Datenlösungen Smart User Holistische Info für nachhaltige Entscheidungen Smart & Privacy- Anwendungen Integration ins Gesamtsystem Smart Grid Gebäude Dezentrale erneuerbare Erzeugung von Strom&Wärme Innovative Speichertechnologien Intelligente Eigenverbrauchsoptimierung Teilnahme an Energiemärkten Home Automation (kontextund situationsgesteuert) Städtisches Stromnetz Effektive Lösungen für Grid Monitoring und Alarm Handling Adaptive LV Grid Management Operative und strategische Netzplanung 9

10 ASCR Programm Use Cases Use Cases bedienen alle essentiellen Themenfelder, welche Optimierung in den Gebieten Netz, Gebäude und ICT durchführen UC07 UC08 UC09 UC10 Benchmarks Operational grid planning Strategic grid planning Grid load forecast Low Voltage Grid Control Smart ICT Infrastructure & Data Warehouse Building Services UC05 UC06 UC11 LV grid management Building flexibilities Predictive maintenance Grid alarm handling UC01 Smart Meter for grid monitoring UC02 Self consumption optimization UC03 Smart User interaction UC04 10

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13 Fokus: Smart Grid Umspannwerk 110KV G1 20kV Der Wandel hat begonnen neue Erzeugung à dezentral, fluktuierend neue Lasten à E-Mobilität, Demand Response neue Aktoren à dezentrale Speicher (el., therm.) Bidirektionaler Lastfluss PV Trafostation 400/230V 20kV PV Trafostation 400/230V 20kV Herausforderungen für Smart Grids lokale Spannungs- und Stromprobleme bisherigen Regeln zur Netzauslegung verlieren ihre Gültigkeit höhere Dynamik in der Netzauslastung passive Verbraucher werden zu aktiven, hochdynamischen Prosumer PV E-Auto E-Auto Gleichzeitig steigt der Druck Verringerung von Reserven à Infrastruktur muss näher an physikalische Grenzen betrieben werden 13

14 Fokus: Smart Grid Der Smart Grid Migrationspfad und die ASCR Use Cases Smart Grid Migrationspfad Netz-Monitoring Laufende Netzüberwachung Laufende Erfassung von Auslastungsdaten im Hintergrund des Netzbetriebs Effizienzgewinn ohne aktiven Netzeingriff Nutzung der Infrastruktur bis nahe an physikalische Grenzen Frühzeitige Alarmierung bei drohender Grenzüberschreitung Strangspezifisch indiv. Planung/Ausbau Effizienzgewinn mit aktiven Netzeingriff Spannungssteuerung Laststeuerung Automatische Verschiebung von Trennstellen Automatische Fehlerfreischaltung Grid alarm handling UC01 Operational grid planning UC08 LV grid management UC05 Smart Meter for grid monitoring UC02 Strategic grid planning UC09 UC10 Grid load forecast 14

15 Fokus: Smart Grid Die neuen Herausforderungen an das Verteilnetz Kosten der Lösungsansätze (CAPEX + OPEX) Problemlösung durch massive Erhöhung der Kupferreserven in den Verteilnetzen Sekundärtechnik Optimierte Kupferreserven Effizienzgewinn Voraussetzung: Anerkennung von Investitionen in Sekundärtechnik durch den Regulator Optimierungsfaktoren: CAPEX & OPEX Sekundärtechnik Investitionskosten Primärtechnik Betriebsprozesse Gesamtsystem Zentrale Themen der Smart Grid Use Cases: Optimierung des Effizienzgewinns für den DSO Ermittlung des optimalen Verhältnisses zwischen Kupferreserven und Sekundärtechnik Die praktische Umsetzung ist die Herausforderung 15

16 Fokus: Smart Building Die neuen Herausforderungen an die Gebäude Herausforderungen Technologien & Innovationen Vorausschauende Optimierung Energie zum richtigen Zeitpunkt verbrauchen Vorausschauende Optimierung Vorhersage von Verbrauch & Erzeugung Vorausschauende Optimierung unter Einbeziehung externer Informationen Multi-modale Optimierung Simulations- und modellbasierte Optimierung Gebäude als Teil eines größeren Ganzen Gebäude können Flexibilität anbieten Standardisierte Schnittstellen Einbindung aller beteiligten Stakeholder in das Gesamtsystem Standardisierung der Schnittstellen Etablierung einer Gesamtarchitektur Einfache Provisionierung, Konfiguration und Management im Lebenszyklus der Systeme Datenanalyse bietet neue Möglichkeiten Informationsgewinnung durch Business Analytics Kontextabhängige Informationssysteme & vorausschauende Wartung Zentrale oder dezentrale Analyse der Daten Data Mining Berechnung des Nutzerverhaltens zur Verbesserung von Vorhersagen und für Informationssysteme Korrelation von Daten zur Erkennung von Problemen 16

17 Fokus: Smart ICT Die neuen Herausforderungen an das IKT-System Simulation und Optimierung Herausforderungen Potentialabschätzung Betriebsmaßnahmen mittels Simulation Validierung und Wechselwirkung von Optimierung Forschungsansätze Planung mittels Simulation zum Netzausbau Berücksichtigung externer Faktoren Simulations- und modellbasierte Optimierung Smart ICT im Smart City Kontext Unabhängige Stakeholder aus verschiedenen Bereichen Schnittstellen und Interkationen zwischen Domänen Einbindung aller Stakeholder in das Gesamtsystem Standardisierung der Kommunikationsverbindungen Einfache Provisionierung von Daten Unterstützung für eine App bzw. API Ökonomie Datenintegration und Analytics Domänenübergreifende Datenintegration mit gemeinsamen Datenmodellen Komplexe Datenanalytik und Identifikation von Zusammenhängen Dezentrale Datenintegration aus verschiedenen Quellen Einfacher und effizienter Datenzugriff Analytik zur Generierung neuer Informationen aus den Daten 17

18 Smart City Demo Aspern Hintergrund und Inhalt des Projekts Aspern Die Seestadt Wiens bietet ideale Voraussetzungen für Forschung, Entwicklung und Demonstration für eine Smart City Fokussierung im Projekt: Energieeffizienz im Zusammenspiel User - Gebäude - Niederspannungsnetz im innerstädtischen Bereich Ziele des Projektes: Infrastruktur / Testbeds Arbeit mit Echtdaten Smart User umfassende Einbindung der BewohnerInnen und NutzerInnen Forschung Gebäude bieten Flexibilitäten an und der Betrieb des Niederspannungsnetz wird aktiv gesteuert Intelligente Verschränkung der Domänen Gebäude und Netz durch IKT Umsetzungsstarkes Konsortium Projektvolumen: ~ 7,92 Mio. Beantragte Förderung: ~ 3,69 Mio. 18

19 Ein Konsortium mit hoher Umsetzungskraft Geschlossene Wertschöpfungskette Konsortialführung und Projektleitung: Forschungsgesellschaft Aspern Smart City Research GmbH & CoKG Industriepartner: Siemens AG Österreich Wien Energie GmbH Wiener Netze GmbH Stadtpartner: Magistratsdirektion / Stadtbaudirektion -Projektleitung Seestadt Wissenschaftlicher Partner: AIT Austrian Institute of Technology GmbH KMU: Moosmoar Energies OG, TB Käferhaus GmbH, SERA energy & resources e.u. 19

20 Impressionen aus der Seestadt 7. November 2013 Blick aus dem ASCR-Büro (U-Bahnline U2 im Vordergrund) Bohrung der Erdsonden 20

21 Impressionen aus der Seestadt Entwicklung der Baustellen V2.0 21