Innovationspolitik, Informationsgesellschaft, Telekommunikation E-Energy Deutschlands Weg zum Internet der Energie Germany s Coming Energy Revolution (BusinessWeek 16.10.09) Dr. Michael Zinke, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie www.bmwi.de www.bmwi.de, www.e-energy.de
Warum E-Energy? Jeder kennt E-Commerce E-Government E-Banking aber E-Energy? Was ist das und was verbirgt sich dahinter 2
Warum E-Energy? Zentrale Botschaft E-Energy ist ein Schlüssel zur Lösung der Energie- und Klimaprobleme d.h. mit weniger Energie mehr erreichen und das Klima schonen und zwar durch IKT 3
Elektrizität: Basisfunktion für Wirtschaft und Gesellschaft seit Ende 19. Jahrhundert / Anfang 20. Jahrhundert. Elektrizitätsnetz hat Wirtschaft und Gesellschaft grundlegend verändert Der springende Punkt ist: Energie ist immer und überall verfügbar 4
IKT: Basisfunktion für Wirtschaft und Gesellschaft seit Ende 20. Jahrhundert / Anfang 21. Jahrhundert... Das Internet verändert derzeit Wirtschaft und Gesellschaft grundlegend Der springende Punkt ist: Information ist immer und überall verfügbar 5
Was verbindet IKT und Stromwirtschaft? Binsenweisheit: Aktuell gilt: Neue ist: IKT braucht Elektrizität IKT braucht zu viel Energie IKT darf nicht Problem werden: Green IT sucht Lösungen Elektrizität braucht IKT zur Lösung der Probleme bei Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit, Klimaverträglichkeit E-Energy verbindet und ist Problemlösung 6
E-Energy ermöglicht nachhaltigen Wandel Warum ist E-Energy so wichtig? Aktuelle Situation: Wandel der globalen Rahmenbedingungen Strombedarf nimmt rasant zu + immer weniger fossile Rohstoffe Wandel des Elektrizitätssystems auf Markt- und Technik-Ebene Mit E-Energy den Wandel meistern Frage: Was sind die Eckpunkte des Wandels? 7
E-Energy: Eckpunkte des Wandels im Stromsystem Stromerzeugung Alt: Rohstoff-Strom Fossil - Verbrauchsorientiert - Planmäßig Zentral - Groß Stromerzeugung Neu: Wetterstrom Erneuerbar Wetterbestimmt - Volatil Dezentral/Individuell - Klein Herausforderung Integration der Mannigfaltigkeit, Aufsplitterung und Volatilität 8
E-Energy: Eckpunkte des Wandels im Stromsystem Strom-Verbrauch Alt: Consumer Passiv Unkorreliert Systemunabhängig - Stetig - Stationär Strom-Verbrauch Neu: Prosumer Akzeptor/Donator Aktiv Stationär+Mobil Unstetig(Raum+Zeit+Funktion) Herausforderung Echtzeit-Korrelation mit dem Gesamtsystem und System-Optimierung 9
E-Energy: Eckpunkte des Wandels im Stromsystem Strom-Transfer Alt: Einbahnstr.-Tempo 30 Einspeisung/Abnahme planmäßig+korreliert Unidirektional+Stetig Strom-Transfer Neu: Rush Hour in 2 Fahrtrichtungen Einspeisung/Abnahme volatil+unkorreliert Bidirektional+Unstetig Herausforderung Messung, Steuerung, Regelung und Optimierung des komplexen Transfers 10
E-Energy: Eckpunkte des Wandels im Strommarkt Marktbeziehungen Alt: Versorger-Versorgungsempfänger Monopolstruktur Intransparent Linear Starre+Einfache Struktur Marktbeziehungen Neu: Aktiver Leistungsaustausch Wettbewerb Transparent Vielfältig Hochkomplex Flexibel+Dynamisch Herausforderung Beherrschung hochkomplexer Transaktionen, hoher Dynamik der Marktbeziehungen, wechselnder Marktrollen und Schaffung neuer Geschäftsfelder und Angebote 11
E-Energy: Wandel des Energiewertschöpfungssystem Gesamt-Elektrizitässystem Alt: Starre Lieferkette Erzeugung Transfer Verbrauch Einseitig ausgerichtete Aktionskette: Angebotsseite aktiv, Nachfrageseite passiv Gesamt-Elektrizitässystem Neu: Kooperatives Netzwerk Erzeugung Transfer Verbrauch Speicherung Echtzeit-Kommunikations-/Interaktionssystem: Angebots- und Nachfrageseite 12
E-Energy: Antwort auf die Herausforderungen des Wandels E-Energy bedeutet [Energienetz + Digitalnetz] = Internet der Energie (Immer-und-Überall)-Strom auch unter den neuen Bedingungen durch (Immer-und-Überall)-IKT d.h. Intelligenz statt Masse (Kupfer+CO2) und führt zu [Wirtschaftlichkeit (+IKT)] > [Wirtschaftlichkeit(-IKT)] [Versorgungssicherheit(+IKT)] > [Versorgungssicherheit(-IKT)] [Klimaverträglichkeit (+IKT)] > [Klimaverträglichkeit (-IKT)] 13
E-Energy: Integration von Internet- und Energie-Welten Ziel ist ein Internet der Energie 14
E-Energy ist Antwort auf die Herausforderungen des Wandels Das Internet der Energie schafft den Durchbruch zum integrierten Energie- und Informationssystem und ist damit Wegbereiter für neue Marktstrukturen, dezentrale Strukturen, Erneuerbaren Energien, mehr Energieeffizienz, Elektromobilität.. 15
E-Energy ist Antwort auf die Herausforderungen des Wandels E-Energy das heißt mit Hilfe der IKT Energie auch unter den neuen Bedingungen immer und überall verfügbar machen bei Wirtschaftlichkeit, Versorgungssicherheit, Klimaverträglichkeit ein Optimum erreichen Neue Märkte und Beschäftigung erschließen Wettbewerb und Marktmacht der Kunden stärken Einführung medienbruchfreier elektronischer Geschäftsund Verwaltungsprozesse 16
E-Energy ist ein Schwerpunktprojekt der Politik Lösung der Energie- & Klimaprobleme Nutzung des großen Potenzials der IKT für die Optimierung komplexer Systeme: mehr Wirtschaftlichkeit mehr Umweltverträglichkeit mehr Versorgungssicherheit Wirtschaftlicher Erfolg, neue Arbeitsplätze und Märkte Digitale Organisation der technischen Betriebs- und Geschäftsprozesse führt Megamärkte zusammen und schafft dadurch neue Spielräume für die Wirtschaft Beschleunigung und Verstärkung des Innovationsfortschritts Neue interdisziplinäre Herausforderungen und Schaffung fachübergreifender Kooperationsstrukturen E-Energy ist ein integriertes Wirtschafts-, Innovations-, Energie- und Klimaprogramm: Leuchtturmprojekt der BReg 17
E-Energy: Was wurde bislang getan? Studien: 2006: Bestandsaufnahme und Potenzialanalyse 2007: Normungsumfeld BMWi-Ausschreibung: 2007: E-Energy Technologiewettbewerb Förderaktivität: 2008: Auswahl von 6 Förderprojekten 2008/9: Start der Förderung durch BMWi (40 Mio. ) und BMU (20 Mio. ) und Start der Begleitforschung (Gesamtbudget ca. 140 Mio. bis 2012) 18
E-Energy: Was wird getan? E-Energy ist Learning by Doing Modellregionen schaffen neues Know-How und attraktive Beispiellösungen, die beschleunigt und breitenwirksam Nachahmungseffekte und Folgeinvestitionen auslösen. 19
E-Energy: Besonderheiten der Modellregionen Modellregion Cuxhaven: ländliche Region mit geringer Versorgungsdichte und hohem EE-Anteil Modellregion Rhein-Ruhr: ländliche und städtische Gebiete mit großem privaten und mittlerem kommunalenr Energiedienstleister Modellregion Baden: heterogene Versorgungsregion. Vernetzung von dezentralen Stromerzeugern, intelligenten Speichern und privaten und gewerblichen Kunden; Modellregion Rhein-Neckar: Hohe Versorgungsdichte. Multisparten-Ansatz (Strom, Gas, Wasser, Fernwärme) und neue Geschäftsmodelle. Modellregion Harz: Landkreis mit geringer Versorgungsdichte und einer Vielzahl von erneuerbaren Energien; Pumpspeicherkraftwerk und Elektrofahrzeuge als Speicher für Windenergie. Modellregion Aachen: Hohe Versorgungsdichte; Integration von E-Fahrzeugen 20
E-Energy: Learning by Doing in 3 Themenbereichen Elektronischer Marktplatz neue Marktrollen und Dienstleistungen IKT basierter Geschäfts- und Rechtsverkehr zwischen den Marktteilnehmern IKT basierter Technikbetrieb Weitgehende Selbstorganisation der Kontrolle, Steuerung und Regelung des technischen Gesamtsystems Online-Verknüpfung von Marktplatz und Technikbetrieb digitale Interaktion von Geschäfts- und Technikbetrieb 21
E-Energy: Aktivitäten in den Modellregionen Entwicklung und Erprobung von Hard- und Software für ein Internet der Energie im realen Betrieb Entwicklung und Erprobung neuer Dienstleistungsangebote Schaffung von Interoperabilität, Datensicherheit und Datenschutz Erprobung neuer Wertschöpfungsstrukturen und Geschäftsprozesse Analyse der Marktpotenziale und Steigerung der Verbraucherakzeptanz Mitwirkung bei der Anpassung bzw. Fortentwicklung von Rahmenbedingungen 22
E-Energy: Beispiele der (zukünftigen) Praxis Analyse und Visualisierung des aktuellen Stromverbrauchs und Hinweise auf Effizienzpotenziale dezentrale Energiezentralen zur automatischen Ansteuerung von Verbrauchern und Erzeugern (z. B. Gefrierschrank, Micro-BHKW, Ladegerät für Elektromobil, Speicher für PV-Strom) zeitlich abgestufte und nutzergruppen-spezifische Tarifmodelle (z. B. Least-Cost-Router, Prepaid-Verträge) neue Dienstleistungen und mehr Wirtschaftlichkeit im Facility-Management (z. B. Fernüberwachung der Funktion von Hausgeräten) 23
E-Energy: Hauptmerkmal ist integraler Systemansatz Intelligente Stromerzeugung Intelligenter Verbrauch Gesamt-Systemoptimierung durch Echtzeitvernetzung und intelligente Selbstorganisation aller Systemkomponenten Intelligente Stromverteilung Intelligente Speicherung Marktplatz Technik 24
E-Energy: Hauptrichtungen des Innovationswandels Stromwirtschaft bekommt ein intelligentes Nervensystem, das nun auch die Entwicklung von kommunikationsfähigen intelligenten Gliedmaßen (Geräte, Anlagen und Ausrüstungen) voran treiben wird. Rahmenbedingungen werden angepasst und fortentwickelt. Wertschöpfungsstrukturen und Geschäftsmodelle werden neu strukturiert. Verbraucher werden zu aktiven Marktteilnehmern durch eigene Stromerzeugung und mehr Transparenz (Preis, Anbieter, Qualität) Wettbewerb wird stimuliert (größere Reichweite von Angeboten, bessere Vergleichbarkeit, kundennahe Werbung und Marketing,usw.) E-Energy ist der Treiber für neue Beschäftigungsfelder und Märkte im IKT- und Energiesektor mit neuen Geschäftsmodellen und Marktrollen 25
E-Energy: Beispiele für Innovationsfortschritt E-Energy = verbrauchsorientierte Erzeugung + erzeugungsorienter Verbrauch + wirtschaftliche Integration der EE + Ausschöpfung der Netzkapazitäten + Aktivierung der Kunden: Prosumer + Systemintegration der Elektromobilität Industrielle Revolution im 21. Jahrhundert 26
E-Energy : Wichtig ist schnelle Marktentfaltung Hauptinstrument ist E-Energy Begleitforschung Hauptaufgabe ist Wissenstransfer + Vernetzung Angedockt an die Modellregionen fasst neues Know-How zusammen beschleunigt den Wissenstransfer MARKTENTFALTUNG treibt Rahmenbedingungen voran sorgt für öffentliches Interesse. 27
E-Energy: Nationale Fachgruppen Systemarchitektur Interoperabilität Rechtsrahmen Marktentwicklung Standards? Datenschutz? Datensicherheit? Elektromobilität Marktrollen? 28
E-Energy Begleitforschung: Hauptaufgaben 1. Know-How aus den Modellregionen verallgemeinern und dokumentieren (Leitfaden): Basis ist Monitoring, Analyse und Bewertung der E-Energy-Projektaktivitäten 2. SchnelleVerbreitung des E-Energy-Know-Hows und Förderung des Wissensaustausch: Jahreskongresse, Workshops, Messen usw. 3. Schaffung von Kooperationsnetzwerken für die Lösung von Querschnittsfragen (Marktentfaltung, Rechtsanpassung, Interoperabilität, Architektur, Akzeptanz, E-Mobilität usw.) 4. Schaffung von Akzeptanz durch intensive Öffentlichkeitsarbeit 5. Entwicklung eines Nachhaltigkeitskonzepts zur Verstetigung von E-Energy, einschließlich Anbahnung internationaler Kontakte 29
E-Energy Begleitforschung: Hauptaufgabe Bedeutung von E-Energy deutlich machen für die Erreichung höchster Versorgungssicherheit Klimaverträglichkeit Wirtschaftlichkeit und so Marktentfaltung beschleunigt voran bringen 30
E-Energy Begleitforschung: Hauptaufgaben..aber das ist nicht alles, es geht auch um Bewertung mit Blick auf: Neue Arbeitsplätze und Märkte Dynamisierung der Innovationsentwicklung Neue Marktrollen und aktive Kunden Transparenz und Wettbewerb Lebensqualität Life-Style Startrampe für 31
E-Energy ist Startrampe für Folgeinnovationen E-Energy als Impulsgeber für neue Entwicklungen Intelligente Stromerzeugung Intelligente Stromverteilung Intelligenter Verbrauch Elektromobilität Green IT Smarte Häuser Smarte Produktion Smarter Gütertransport Intelligente Speicherung 32
E-Energy Folgeaktivitäten: IKT für Elektromobilität Systemintegration und Nutzung der Elektromobilität für neue Energiesystem-Dienstleistungen z.b.: Elektromobilität als Pumpspeicherwerk der Zukunft 33
LEUCHTTURMPROJEKT Grid Surfer Harz.Erneuerbare Energien-mobility e-mobility Smart Wheels Green Fleet MEREGIO mobil E-Tour Allgäu 34
Anschlussprogramm IKT für Elektromoblität Ausweitung der E-Energy Aktivitäten auf Integration und Nutzung der Elektromobilität für Energiesystem-Dienstleistungen Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (47 Mio. ) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (10 Mio. ) 6 (+1) Modellregionen für Elektromobilität ausgewählt aus 36 Interessenbekundungen Mobilisierung eines Gesamtbudgets in Höhe von ca.120 Mio. 35
E-Energy: Zukunftsmusik Ich möchte meinen Stromanbieter wechseln. Ab morgen früh möchte ich mit Grünstrom versorgt werden. Ich möchte immer den günstigsten Strom einkaufen, zu welcher Tageszeit auch immer er an der Strombörse verfügbar ist. Mein Energieversorger soll garantieren, dass meine elektronischen Geräte zusammen nicht mehr als 12 kwh verbrauchen. Dafür kann er meinen Kühlschrank oder die Klimaanlage herunterregeln bzw. ausschalten, jedoch niemals den Fernseher. Mein Energieversorger honoriert das mit 20% Preisnachlass. Ich möchte Strom aus erneuerbaren Energiequellen nutzen jedoch nur dann, wenn der Preis unter 20 Cent pro kwh liegt. Ich möchte mit meinem ipod prüfen, ob der Herd ausgeschaltet ist. Mein Stromanbieter soll die Betriebszeiten meiner Geräte so verschieben, dass die Energiekosten minimal werden. 36
E-Energy: Zukunftsmusik Ich möchte eine Energie-Flatrate mit 15 % Rabatt auf den Energiepreis. Dafür bekommt mein Energieversorger die Kontrolle über meine Wärmepumpe, meine Waschmaschine und meinen Kühlschrank. Ich möchte die Batterie meines Elektroautos über meine eigene Solar/KWK-Anlage laden. Falls ausreichend Sonnenenergie zur Verfügung steht, lade ich das Auto meines Nachbarn gleich mit und berechne ihm dafür einen fairen Preis. Mein Netzbetreiber bekommt die Kontrolle über das Lademanagement der Batterie in meinem Elektroauto. Er kann die Batterie je nach Bedarf laden oder entladen. Sollte die Batterieladung einmal nicht für meine Fahrt reichen, so stellt er mir ein Taxi zur Verfügung. Mein Energiedienstleister soll den Betrieb all meiner Haushaltsgeräte überwachen. Wenn wir mal nicht zu Hause sind, soll er sofort den Notdienst verständigen, sollte etwas nicht in Ordnung sein. 37
E-Energy: Zukunftsmusik Ich habe eine Solaranlage, wie auch meine Nachbarn. Über einen Agenten bündeln wir unsere Energieüberschüsse und verkaufen sie an einen regionalen Energieversorger. Ich möchte mehr über meinen Energieverbrauch wissen. Mit einem bestimmten TV-Anschluss kann ich meinen aktuellen Strom- und Gasverbrauch dort ablesen. Mein E-Energy System soll mein Verbrauchsmuster ständig überprüfen und mir Vorschläge zur Steigerung der Energieeffizienz machen. Ich möchte eine SMS bekommen, falls Hausgeräte oder Lampen nicht ordnungsgemäß funktionieren. Ich werde meiner Tochter eine Prepaid-Energie-Karte für ihre Studentenwohnung kaufen. Ich werde ein Niedrigenergiehaus bauen, welches nicht an das Gasnetz angeschlossen, sondern rein elektrisch beheizt wird. 38
E-Energy schreitet stürmich voran und braucht starke Nachwuchskräfte denn Nichts ist mächtiger als eine Idee, deren Zeit gekommen ist. Victor Hugo www.e-energy.de Dr. Michael Zinke, BMWi michael.zinke@bmwi.bund.de, Tel. +49 (030 18) 615 63 32 39
Innovationspolitik, Informationsgesellschaft, Telekommunikation Zusammenkommen ist ein Beginn, Zusammenbleiben ist ein Fortschritt, Zusammenarbeiten ist ein Erfolg (Henry Ford) Erster E-Energy Jahreskongress am 26./27.11.09 im BMWi/Berlin Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! www.bmwi.de www.bmwi.de, www.e-energy.de