Cloud-Enabled Smart Energy Micro Grids
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- Regina Beutel
- vor 8 Jahren
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1 Cloud-Enabled Smart Energy Micro Grids Dezentrale Systeme für die sichere Versorgung von morgen Holger Kirchner (Seeburger AG) Dr. Ralf Levacher (Stadtwerke Saarlouis) Kongress Energie + Informatik, Copyright PeerEnergyCloud / Seite 1
2 Ausgangssituation Energiewende 1. Energiewende ist eine Bürger-Energiewende (Anreiz durch EEG) Erzeuger Erneuerbarer Energien: Vergleich: Jahr 2000: Anlagen, Jahr 2012: 1.25 Mio. Anlagen > 95% aller PV-Anlagen sind in Privatbesitz (ABER: Verantwortung der Netzstabilität liegt beim VNB) 82 % aller Einspeiser auf der Ebene des Verteilnetzes ( Blindflug wegen fehlender Messtechnik) betrifft ~ Trafostationen in Deutschland (Stromfluss) 2. Energiewende: politisch gewollter Atomausstieg Intelligente Versorgung von morgen durch Smart Grid (Energie + Informatik) Systemisches Gesamtkonzept: Energie-Versorgungssystem Energie-Informationssystem Energie-Markt(kommunikations)system Energiewende durch Bürger; Smart Grids nur durch Energie + Informatik; Ganzheitliche Betrachtung von Versorgung-, Information- und Marktsystem Copyright PeerEnergyCloud / Seite 2
3 Quelle: Idee PeerEnergyCloud Lokales Peer-2-Peer-Netz: Energiehandel direkt zwischen Erzeuger und Verbraucher Copyright PeerEnergyCloud / Seite 3
4 Beispiel PeerEnergyCloud Smart Home von Herrn Kutscher: Energieüberschuss Copyright PeerEnergyCloud / Seite 4
5 Beispiel PeerEnergyCloud Smart Home von Frau Wagner: Energiebedarf ; Lastausgleich über die Stadtwerke; Bürger-Marktplatz zum Handel von Erneuerbaren Energien Copyright PeerEnergyCloud / Seite 5
6 Energie und Service-Marktplatz Prosumer Beispielszenario: Frau Wagner kauft Strom über den Energie- und Service-Marktplatz Copyright PeerEnergyCloud / Seite 6
7 Energie und Service-Marktplatz (1) Verbrauch (Woche) Verträge Beispielszenario: Ermittlung des Energieverbrauchs (Schritt 1) Zeitscheibe Copyright PeerEnergyCloud / Seite 7
8 Energie und Service-Marktplatz (2) Verbrauch (Woche) Verträge Beispielszenario: Abgleich des Verbrauchs mit vorhandenen Verträgen; Ermittlung: Vertragsanpassungen (Schritt 2) Zeitscheibe Copyright PeerEnergyCloud / Seite 8
9 Energie und Service-Marktplatz (3) Marktplatz (Energie und Services) Verträge Beispielszenario: Vertragsanpassungen durchführen (Schritt 3) Zeitscheibe Copyright PeerEnergyCloud / Seite 9
10 Energie und Service-Marktplatz (4) Marktplatz (Energie und Services) Verträge Beispielszenario: Zeitscheibenanteile auswählen; danach findet eine automatische Filterung und Sortierung statt (Schritt 4) Zeitscheibe Copyright PeerEnergyCloud / Seite 10
11 Energie und Service-Marktplatz (5) Marktplatz (Energie und Services) Verträge Beispielszenario: Buchung des passenden Angebots (Schritt 5); auch Automatisierungsfunktion über Agenten (Rahmenvertrag mit VNB erforderlich) Zeitscheibe Copyright PeerEnergyCloud / Seite 11
12 Das Netz ein zellularer Organismus Steuerung und Regelung von E Knoten Mittelspannung Verteilnetz Niederspannung Prosumer Transformation Power2Gas Ampelsystem: (Netzzustand) Ortsnetzstation Trafostation PV- Anlage Polynetz Strom Gas VNB 1:100 1:100 1:100 Netz 10/20 KV Netz 0,4 KV Smart Home (SH) 1:100 Smart Devices Wärme PEC Platform IKT Data Access Manager Data Access Manager Glasfaser Glasfaser Glasfaser SH Energy Controller SH Device Controller MicroGrid NanoGrid NanoGrid PicoGrid Steuerung und Regelung von zellularen E Knoten innerhalb von Micro, Nano, und PicoGrid. Hybride Energieversorgung von holonen Zelleinheiten. Copyright PeerEnergyCloud / Seite 12
13 Echtzeitvernetzung aller Systemkomponenten Intelligente Energieerzeugung Intelligente Energienetze Intelligente Energietransformation Intelligente Speicherung Intelligenter Verbrauch Energietransformationen sind Teil der sicheren Energieversorgung von morgen (Realsierung von Transformationsprozessen). Copyright PeerEnergyCloud / Seite 13
14 Realisierung/Umsetzung der PeerEnergyCloud in der Cloud (Energie Services): Marktplatz + Self Service Portal Agentenhandel Energie-Prognose Trusted DataStore (für Massendaten) Data Access Manager durch echtzeitfähige Datendrehscheibe : Markt(kommunikations-)prozesse Klärungsprozesse Poolprozesse (Bildung und Betrieb) Energie-Transformationsprozesse Realisierung in der Cloud durch Datendrehscheibe. Komposition unterschiedlicher Energie Services; dadurch nahtlose Integration aller Systemkomponenten (Anpassbarkeit jederzeit bei gesetzlichen Änderungen) Copyright PeerEnergyCloud / Seite 14
15 Energiepool-Management Ziele: Flexibilisierung des Marktes durch kombinierte Energie- und Serviceangebote Energy-Communities (Aggregator-Funktion) Synchronisation von Schaltreihen (e.g. Maschinen) Bilanzierung im Verbund Pool Mgr. / Aggregator Energie- Pool Teilnehmer 1 Teilnehmer 2 Teilnehmer 3 Teilnehmer 4 Teilnehmer 5 Marktkommunikation/Klärung: Abrechnung: Teilnehmer & Netznutzung Energiepools als Gruppierungs-/Verbundfunktion für Energiedienstleistungen. Unterstützung der Rolle des Aggregators. Copyright PeerEnergyCloud / Seite 15
16 Zusammenfassung Abhängigkeiten/Bindungen zu Erzeugern sind lose gekoppelt Endkunden phasenweise autark in der Versorgung (schon heute) Neues Marktdesign wird benötigt Netze finanzieren sich zukünftig (Großteils) über Bereitstellungsgebühr (analog einem Versicherungsmodell Nutzung nach Bedarf) Dezentrale Systeme für die sichere Versorgung von morgen basieren auf Smart Grid basieren auf einer zellulärer Netzstruktur (Holare Systeme) berücksichtigen hybride Netze (Polynetze) sind sicher und einfach zu nutzen (Entkopplung für möglichen Notbetrieb) bieten Mehrwertdienste an Copyright PeerEnergyCloud / Seite 16
17 Copyright PeerEnergyCloud / Seite 17 Der Wandel der Stadtwerke: vom heutigen Energieversorger zum Energielogistiker sowie Mehrwertdiensteanbieter von morgen
18 Die Stadtwerke Saarlouis versorgen Einwohner verteilen rd. 200 Mio. kwh Strom und Erdgas pro Jahr fördern rund 2 Mio. m 3 Wasser pro Jahr unterstützen die Telekommunikation mit dem Aufbau des Glasfasernetzes seit 2006 haben Strom-, Wasser- und Gaszähler eingebaut gehören zu 51 % der Stadt Saarlouis und zu 49 % der energis Copyright PeerEnergyCloud / Seite 18
19 Unterschiedliche Anwendungen / spezifische Anforderungen Zählerdaten Anlagensteuerung Copyright PeerEnergyCloud / Seite 19
20 Ist Situation der IKT Struktur Netzauslastung variiert bezüglich Tageszeit, Wochentagen, Anwendergruppen Lastspitze üblicherweise Uhr, aber stark von Sondereffekten beeinflusst Steigende Zahl der Internet-Nutzer und Hyper-connectivity -Dienste heizen Datenhunger an. Zusätzliche Angebote (Smart-Meter, Vernetzung von BHKWs) erhöhen weiter die Datenmengen Nachfrageinduzierte Kapazitätsengpässe sind keine ferne Utopie Copyright PeerEnergyCloud / Seite 20
21 Warum Glasfaserausbau? Abschätzung der Datenvolumina Datenvolumen pro in kb Tag Woche Jahr Pro Zähler 56,5 1687, ,25 Für Zähler Copyright PeerEnergyCloud / Seite 21
22 Warum Glasfaserausbau? Die Stadtwerke von heute verstehen sich als Infrastrukturdienstleister, wollen sich für die zukünftigen Anforderungen schon heute vorbereiten, sehen langfristig die Chance, Ertragsrückgänge aus Liberalisierung der Strom- und Gasmärkte mittels Telefon und Internetangeboten zu kompensieren. Bietet der Glasfaserausbau die Chance ein Enernet aufzubauen Copyright PeerEnergyCloud / Seite 22
23 Ziele des Glasfaserausbaus Anschluss der eigenen Trafostationen an Glasfaser mit dem Ziel die Stationen fernschalten zu können und Informationen über Spannung, Frequenz Lastflussrichtung etc. zu erhalten Ausbau der Trafostationen zu Kopfstationen für den FTTX Ausbau. Ziel flächendeckende FTTH Infrastruktur schaffen Aufbau weiterer Geschäftsfelder neben Telefonie und Internet Copyright PeerEnergyCloud / Seite 23
24 Die Stadtwerke von morgen haben verschiedene Rollen: als Betreiber eines Marktplatzes für Energien und Mehrwertdienste (Kundenbindungsinstrument) Als Energielogistiker zur Sicherung der Netzstabilität innerhalb des MicroGrid (Regionaler Verteilnetzbetreiber) Als vertrauenswürdiger Partner für unterschiedliche Dienstleistungen und Mehrwerte Copyright PeerEnergyCloud / Seite 24
25 Bereitstellung durch Stadtwerke WWW Ein weiteres Geschäftsfeld Diensteanbieter Secure Service Plattform Copyright PeerEnergyCloud / Seite 25
26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?
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