Energiewende: Was ist das eigentlich? - Idstein, 23. Oktober 2013 Prof. Dr. Jens Strüker, M.A. Süwag Stiftungsprofessor für Energiemanagement ...

München"
Energiewende: Was ist das eigentlich?

                                                              Köln
                                                              Idstein
Idstein, 23. Oktober 2013

                                                              Hamburg
Prof. Dr. Jens Strüker, M.A.
Süwag Stiftungsprofessor für Energiemanagement
Geschäftsführer des Instituts für Energiewirtschaft (INEWI)

                                                              Frankfurt
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Energie als Schlüssel im Kampf gegen die Klima-Erwärmung"

Energiepolitische Ziele

        Deutschland:"
            • 35% Erneuerbare Energien bis 2020, 80% bis 2050"
            • Abschaltung der Kernkraftwerke bis 2022"
            • 1 Millionen Elektro-Fahrzeuge bis 2020"

        Europa:"
            • Reduzierung der Treibhausgase um 20% "
            • Erhöhung der Energieeffizienz um 20% "
            • Erhöhung des Anteils Erneuerbarer Energien um 20%
              bis 2020"

        USA:"
            • Klimaziele für Versorgungsunternehmen in den USA"
            • Einzelstaatliche Ziele wie z.B. in Kalifornien
              (33% Erneuerbare Energien bis 2020)"
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Das Stromsystem wird dezentral

              32 Tsd.
            Mikro-BHKW                                                                                   23 Tsd.
                                                                                                     Windkraftanlagen

 180 Tsd. Wärmepumpen (2008)

                                                                                                   1,3 Tsd. PV-Anlagen

                               Quellen: Bundesnetzagentur, BMWi, Deutsche Energieagentur (Dena),
                               Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. (2013)

Das traditionelle Stromsystem
  Höchst- und Hochspannungsnetz

 Mittelspannungsnetz

 Niederspannungsnetz

Status Quo der Stromerzeugung in 2013
                                            EE-Anteil an
                                        Stromerzeugung 23%"

2050: Erneuerbare Energien dominieren
      das Stromsystem
                                         80 oder 100%
                                           EE-Anteil an
                                        Stromversorgung

Systemintegration von fluktuierenden Erneuerbaren

                 Stellschrauben der Energiewende

Nachfragesteuerung zur Integration von
fluktuierendem Wind- und Sonnenstrom

                       Windflaute!

           Untergärig
           = Kühlung
           Obergärig
           erforderlich
           = keine Kühlung

Herausforderung: Systemintegration von
fluktuierenden Erneuerbaren

                         (1) Verhaltensänderung durch"
                             •   Kommunikation des Stromverbrauchs"
                             •   Kommunikation des monetär bewerteten
                                 Stromverbrauchs"
                             •   mengen- und zeitvariable Tarife"
                         (2) Interaktion mit Intelligenten Objekten
                         (Haushaltsgeräte, Thermostate, E-Fahrzeuge etc.)"

Ein Internet der Energie

   ! Hunderte Millionen von neuen Internet-Endpunkten
       – Internet dominiert die Daten-Kommunikation"
       – Konvergierende Industrien (Gebäudeautomation, Stromindustrie, Logistik,
         Telekommunikation, Automotive etc.) dank offener Standards
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   ! Internet der Energie
       – Digitale Stromzähler (Smart Meter): 20 Millionen Unternehmen
         und 200 Millionen Haushalte in der EU"
       – Drehzahlgetriebene Elektromotoren"
       – Haushaltsgeräte, Thermostate etc. (Home Automation) "
       – Elektrofahrzeuge"

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Ein Haushalt im Intelligenten Stromnetz der Zukunft

                            Rooftop
                          solar panels

           Wind Turbine

                             Security console   Home automation
                                                console or gateway
                                                                       Stromlieferant

       Cogeneration                                                  Messstellenbetreiber
          Unit
                                                                     Verteilnetzbetreiber
                                   Appliances
                                                                       Übertragungs-
       E-Vehicle                                                       netzbetreiber
                                                    Thermostats
                                                                        Drittparteien

Smart Metering: Verbrauchsdaten und Interaktion

   !   Detaillierte Verbrauchsdaten pro Zeiteinheit
   !   Netzzustandsinformationen wie Spannungsdaten   Website like in
                                                      Texas
   !   Netzausfalldaten
   !   Datums- und Zeitstempel
   !   Preissignale
   !   Steuerungssignale
   !   Netzabschlusskennung
   !   (Point of Delivery, POD)
   !   Geräteadressen

„Big Data“ als Geschäftsmodell für Stromindustrie

! Abrechnungs-Dienstleister

! Messdienstleister

! DR-Aggregatoren

! MeterDataManagement-Anbieter

! Stromhändler als Anbieter von
  Zusatzdiensten
   (Alten-Überwachung,
   Benchmarkingdienste für
   Unternehmen etc.)

Big Data als Geschäftsmodell
neue Marktakteure

Daten als Grundlage neuer Geschäftsmodelle

                  ! Lernendes Thermostat „NEST“

                  ! Wifi, Zigbee, Bewegungssensoren

                  ! viele kleine Änderungen

                  ! Schaltet sich bei Abwesenheit „runter“, leitet zu energie-
                    effizienten Temperaturen an, will von lästigen individuellen
                    Temperaturplänen befreien

Zielkonflikte in intelligenten Stromnetzen

Markteffizienz vs. Netzstabilität

  ! Deregulierung: Erhöhung der Markteffizienz durch Wettbewerb bei
    Handel und Erzeugung von Strom

  ! Konflikt zwischen Netzstabilisierung und Markteffizienz bei Demand
    Side Management in deregulierten Märkten:
     •   Interessendivergenzen zwischen Verteilnetzbetreiber
         und Stromhändler
     •   Lastverschiebungsmaßnahmen können sich neutralisieren
         oder verstärken

Zielkonflikte in intelligenten Stromnetzen

Big Data als Geschäftsmodell
neue Marktakteure

Zielkonflikte in intelligenten Stromnetzen

Datenschutz & „Smart Grids“"

! Smart Meter Daten = persönliche und
  personenbeziehbare Daten
 – Detaillierte Verbrauchsdaten geben eine Menge an
   Informationen über eine Person preis
 – Sog. „Advanced Metering Infrastructures (AMI)“ ermöglichen
   die Analyse von Verbrauchsdaten in industriellem Maßstab

! Bedrohung der Informationellen
  Selbstbestimmung:
 – Hohe Wahrscheinlichkeit für Datenanalyse und Datennutzung
   infolge staatlichen Interesses sowie großer finanzieller
   Anreize für private Unternehmen"
 – EU: deregulierte Strommärkte sehen diverse autorisierte
   Marktakteure mit Zugriff auf Daten"
 – Enormes Mißbrauchsrisiko aufgrund geringer
   Aufdeckungsgefahr / Zweifel an Wirksamkeit des
   Datenschutzes"

Technische Datenschutzansätze für Smart Metering

   Privacy Approach"       Selected References"

                           J. Bohli, C. Sorge, and O. Ugus, “A privacy model for smart metering,” in IEEE
   Data Aggregation "
                           International Conference on Communications (ICC) SG Workshop, 2010. "

   Distributed storage "
                           Federal Office for Information Security, Protection Profile for the Gateway of a
                           Smart Metering System, v01.01.01(final draft), http://goo.gl/ow5rL"
   Data minimization"

                           C. Efthymiou and G. Kalogridis, “Smart grid privacy via anonymization of smart
   Anonymization"
                           metering data,” in First IEEE Smart Grid Communications Conference, 2010. "
                           F. Garcia and B. Jacobs, “Privacy-friendly energy-metering via homomorphic
   Homomorphism "
                           encryption,” in 6th Workshop on Security and Trust Manage- ment (STM), 2010. "
                           Y. Kim, E. Ngai, and M. Srivastava, “Cooperative state estimation for preserving
   Obfuscation"            privacy of user behaviors in smart grid,” in 2nd IEEE International Conference on
                           Smart Grid Communications, 2011. "
                           L. Sankar, S. Kar, R. Tandon, and V. Poor, “Competitive privacy in the smart grid:
   Negotiation"            An information-theoretic approach,” in 2nd IEEE International Conference on Smart
                           Grid Communications, 2011. "

Datenschutz & „Smart Grids“"

            Auch mit Billigung der Betroffenen gelten
            Prinzipien des Datenschutzgesetzes fort:
                •   Erforderlichkeit
                •   Zweckbestimmung
                •   Transparenz/direkte Erhebung
                •   Kontrolle/Korrekturmöglichkeit

                            Bill Hader on Saturday Night Live/SNL, 2011

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        Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!"