29. Mai 2017, Berlin, Elie-Lukas Limbacher SCHNITTSTELLEN UND STANDARDS FÜR DIE DIGITALISIERUNG DER ENERGIEWIRTSCHAFT VORSTELLUNG DER AKTUELLEN ERGEBNISSE AUS DEM PROJEKT DIGI4E
AGENDA DAS PROJEKT DIGI4E HINTERGRUND : DIGITALISIERUNG DER ENERGIEWIRTSCHAFT DIE BEDEUTUNG VON STANDARDS UND SCHNITTSTELLEN IM KONTEXT DER DIGITALISIERUNG ANALYSE UND ERSTE ERGEBNISSE 2
DAS PROJEKT DIGI4E Analysen und Dialogprozesse zur Unterstützung der Digitalisierung im Bereich Energie, Energieeffizienz und erneuerbare Energien (kurz: Digi4E)
DIGI4E PROJEKTÜBERSICHT PROJEKTNAME: Analysen und Dialogprozesse zur Unterstützung der Digitalisierung im Bereich Energie, Energieeffizienz und erneuerbare Energien (kurz: Digi4E) LAUFZEIT DES PROJEKTS: 07/2016 02/2018 FINANZIERUNGSFORM: Zuwendung durch das BMWi PROJEKTEIGNER: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) 4
DIGI4E AUF EINEN BLICK AP1 AP2 AP3 AP4 125 digitale Initiativen / Plattformen (national & international) recherchiert; Austausch mit 47 Plattformen Papier 15 Thesen für eine digitale Energiewelt 2 DVs zu Impulspapier Strom 2030 und Blockchain 199 digitale Energiedienstleistungen für Haushalte, Industrie und Gewerbe recherchiert Einführung von 4 Stufen je nach Grad der Delegation von Aktivitäten durch den Nutzer an die digitale Instanz Analyse von Standards und Schnittstellen für die digitale Energiewirtschaft Grafik Digitales Stromnetz zur Visualisierung zentraler digitaler Schnittstellen und Standards im Energiesektor als Ziel Kickoff-Expertenworkshop Datenschutz und Datensicherheit am 23. Mai 2017 erfolgreich im BMWi durchgeführt. IKT-seitige Schutzkonzepte analysieren und Einfluss des Datenschutzes auf die Akzeptanz der Verbraucher untersuchen. 5
HINTERGRUND: DIGITALISIERUNG DER ENERGIEWIRTSCHAFT
HERAUSFORDERUNG: ENERGIEWENDE 2.0 >10% Anteil Erneuerbare Energien < 30% < 60% Energiewende 1.0 Energiewende 2.0 Business as usual: konventionelle Erzeugung dominiert Technologieförderung für Erneuerbare Energien Markt- und Technologieentwicklung Fokus auf Markthochlauf und technologischen Fortschritt Systemintegration EE ist wichtigste Energiequelle und übernimmt neue Verantwortungen (z.b. Systemdienstleitungen) Das System wird befähigt, die neuen Anlagen zu überwachen und zu steuern Marktintegration Preissignale steuern Produktionsund Investitionsentscheidungen Zeitweise Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch saisonale Speicher Integrated Energy Einbezug aller Sektoren Speicher, Power-to-x Technologien (gas, heat, iquid etc.) ( ) Energieeffizienz Vergangenheit Heute Mittel-/Langfristig 7
ERFOLGSFAKTOREN DIGITALER SERVICES UND PRODUKTE Überführung von analogen Informationen in digitale Daten Die Quantität an Messwerten, die Vielfalt an Datensätzen und die Geschwindigkeit der Übertragung und Verarbeitung bieten enormes Potential. Aufgrund ihrer Kerneigenschaften bietet Digitalisierung insb. die Chance, eine große Menge kleiner Energieeffizienzpotentiale zu heben. 8
ENABLER DER ENERGIEWENDE 2.0 DIGITALE TRANSFORMATION DES ENERGIESEKTORS Neue Technologien Neue Marktteilnehmer Neue Geschäftsmodelle Enabler der Energiewende 2.0 Vernetzung, Überwachung und Steuerung von Millionen neuen lokalen steuerbaren Einheiten Flexibilität: Optimierung von Energieflüssen, Erzeugung und Verbrauch Höhere (Kosten-) Effizienz und wirtschaftliche Vorteile Besserer Service und höherer Kundennutzen 9
DIE BEDEUTUNG VON STANDARDS UND SCHNITTSTELLEN IM KONTEXT DER DIGITALISIERUNG
Quelle: BNetzA (2016) HERAUSFORDERUNG: INTEROPERABILITÄT AN SCHNITTSTELLEN Anzahl der Schnittstellen nimmt stark zu Anzahl der Transaktionen nimmt stark zu Anzahl der Koordinierungsprozesse nimmt stark zu 1.500.000 1.000.000 500.000 0 Anzahl EEG-Anlagen 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 + Neue Netzbetriebsmittel Elektromobilität Steuerbare Industrieprozesse Smart Meter Smart Home; Customer IoT ( ) 11
HERAUSFORDERUNG: INTEROPERABILITÄT AN SCHNITTSTELLEN Anzahl der Schnittstellen nimmt stark zu Anzahl der Transaktionen nimmt stark zu Anzahl der Koordinierungsprozesse nimmt stark zu Interoperabilität: Funktionalität an Schnittstellen muss gewährleistet sein Skalierbarkeit ist notwendig Voraussetzung für Interoperabilität und Skalierbarkeit: Einheitliche (geeignete) Standards 12
Quelle: Eigene Darstellung basierend auf CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Coordination Group (2014) VERSCHIEDENE EBENEN DER INTEROPERABILITÄT Economic/Regulatory Policy Business Objectives Business Layer Was Busines Procedures Function Layer System A Business Context Semantic Understanding Syntactic Interoperability Network Interoperbility System B Information Layer Communication Layer Wie Basic Connectivity Component Layer 13
Quelle: EN-CENELEC-ETSI Smart Grid Working Group Reference Architecture (2012): 'Reference Architecture for the Smart Grid' (SGCG/M490/C_Smart Grid Reference Architecture) SMART GRID ARCHITECTURE MODEL (SGAM) STANDARDISIERTE METHODE UND DARSTELLUNGSFORM FÜR SCHNITTSTELLEN IM (DIGITALEN) STROMSYSTEM 14
RELEVANTE NORMUNGS- ORGANISATIONEN FÜR DIE ENERGIEWIRTSCHAFT ( ) International Europa Nationale Normung (Deutschland) Staatliche Regulierung Normungsgesellschaften/ (Fach-) Verbände Privatwirtschaftliche Initiativen 15
ANALYSE UND ERSTE ERGEBNISSE
ÜBERSICHT: ANALYSE AP3 STANDARDS UND SCHNITTSTELLEN ZIEL: Verbesserung der Übersichtlichkeit der für die Digitalisierung der Energiewende relevanten Schnittstellen und Standards für alle Beteiligten und Betroffenen Ermittlung von Synergien und Harmonisierungsbedarfen mit Blick auf eine effiziente Marktentwicklung UNTERSUCHT WURDEN VERSCHIEDENEN BEREICHE, ZUSAMMENFASSUNG IN EINER KURZANALYSE MIT FOKUS AUF: Stromnetze und Smart Grids Virtuelle Kraftwerke Smart Meter und Smart Home Elektromobilität AUFBEREITUNG DER ANALYSE IN FORM EINER KARTE DIGITALES STROMNETZ 17 VERÖFFENTLICHUNG GEPLANT: Q3 2017
Geeignete Normen existieren größtenteils, werden jedoch nicht flächendeckend eingesetzt DAS RAD MUSS NICHT NEU ERFUNDEN WERDEN - ES EXISTIEREN SMART GRID KERNSTANDARDS Z.B. GEEIGNETE KOMMUNIKATIONSPROTOKOLLE FÜR DIE ENERGIEWIRTSCHAFT (WIE IEC 61850) Diese werden jedoch nicht flächendeckend eingesetzt Bsp. Netzbetreiber-Anlagenbetreiber Große Anzahl an verschiedenen verwendeten Kommunikationslösungen Anlagenhersteller/-betreiber müssen je nach Netzgebiet unterschiedliche Lösungen vorhalten Z.B. STANDARDS FÜR EINHEITLICHEN DATENMODELLE Unternehmensinterner aber auch unternehmensexterner Datenaustausch schwierig (standardisierter Ansatz: CIM) Lediglich erste Ansätze werden derzeit erarbeitet (z.b. Austausch ÜNB-Planungsdaten auf europäischer Ebene) 21
An wesentlichen Schnittstellen sind Rollen/Funktionen nicht geklärt BEISPIEL SCHNITTSTELLEN ZWISCHEN NETZBETREIBERN ÜNB/VNB oder VNB/VNB Bevor geeignete Lösungen und Standards festgelegt werden, muss die Funktion der Schnittstelle geklärt sein Prozess läuft derzeit Rückgriff auf existierende offene Normen sinnvoll ÜNB VNB VNB 22
Herausforderung Smart-Meter-Infrastruktur als Schnittstelle jenseits des Messwesens MIT DEM SMART METER ROLLOUT ENTSTEHT EINE EINHEITLICHE KOMMUNIKATIONS- INFRASTRUKTUR UND SCHNITTSTELLENDEFINITION Definition von Schnittstellen Baustelle Definition der HAN/CLS Schnittstelle Wer bekommt welche Daten? Nutzung für Lastund Erzeugungsmanagement? MÖGLICHE ZUSÄTZLICHE ANWENDUNGSFELDER: Smart Home und andere vernetzte Endkundengeräte Elektromobilität Steuerung von EE ( ) Grundlage für variable Tarife Fortschritt/Verzöger ung des Rollouts Implementierung in bestehende Systeme Welche TK- Infrastruktur? 23
Philipp Richard Projektleiter Energiesysteme und Energiedienstleistungen Elie-Lukas Limbacher Verantwortlicher des Arbeitspakets 3 Standards und Schnittstellen limbacher@dena.de +49 (0)30 72 61 65-779 www.dena.de VIELEN DANK Sollten Sie Interesse an einem Austausch haben, wenden Sie sich gerne an uns unter digi4e@dena.de Für weitere Informationen besuchen Sie unsere Internetseite: https://www.dena.de/themenprojekte/energiesysteme/ digitalisierung
Ein Beitrag im Rahmen des dena-projektes Analysen und Dialogprozesse zur Unterstützung der Digitalisierung im Bereich Energie, Energieeffizienz und erneuerbare Energien (kurz: Digi4E) 25