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2012 | Book

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Future Energy Grid

Migrationspfade ins Internet der Energie

Editors: Prof. Dr. Dr. h.c. Hans-Jürgen Appelrath, Prof. Dr. Dr. E. h. Henning Kagermann, Dr. Christoph Mayer

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Book Series : acatech STUDY

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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About this book

Bis 2022 will Deutschland aus der Kernenergie aussteigen und zügig auf eine Energieversorgung auf der Grundlage erneuerbarer Energien wie Wind- oder Sonnenenergie umstellen. Diese lassen sich in großem Umfang nur mithilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in das Elektrizitätssystem integrieren. In einem sogenannten Smart Grid verschmelzen IKT und Energietechnik und sorgen für nachhaltigen, zuverlässigen und bezahlbaren Strom. Die Studie beschreibt, welcher Migrationspfad in das in das Future Energy Grid bis zum Jahr 2030 zu beschreiten ist. Die Autoren skizzieren dazu in drei bildhaften Szenarien die möglichen Entwicklungen des Energiesystems in Deutschland und benennen die notwendigen technologischen Schritte in das wünschenswerte System einer nachhaltig-wirtschaftlichen Stromversorgung.

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Table of Contents

Frontmatter

1. Einleitung und Gegenstand der Studie

Zusammenfassung

Ziel und Tempo der Energiewende sind gesetzt. Der Ausstieg aus der Stromproduktion in Kernkraftwerken soll bis 2022 geschafft sein. Eine Elektrizitätserzeugung, die auf erneuerbaren Energien beruht, soll die bisherige Erzeugung auf der Grundlage von Kohle, Kernbrennstoffen und Erdgas bis 2050 stufenweise weitgehend ablösen und damit maßgeblich zu den Klimaschutzzielen der Bundesregierung beitragen. Der Weg zu diesen Zielen ist für die Beteiligten hingegen noch nicht deutlich einsehbar. Viele offene Fragestellungen technischer, ökonomischer, legislativer und gesellschaftlicher Natur verstellen den Blick auf eine klare Strategie zur Erreichung der energiepolitischen Ziele. Vielschichtige Aufgaben und immense Herausforderungen kommen mit der Mammutaufgabe „Energiewende“ auf Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Bevölkerung zu. Ein wichtiger Enabler für die erfolgreiche Integration von Wind- und Sonnenenergie sowie für neue Prozesse, Marktrollen und Technologien ist die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). An diesem Punkt setzt die hier vorliegende Studie an.

Hans-Jürgen Appelrath, Henning Kagermann, Christoph Mayer

2. Szenarien für das Future Energy Grid

Zusammenfassung

Um mit der Unsicherheit zukünftiger Entwicklungen umzugehen, wird in diesem Kapitel der Raum der zukünftigen relevanten Möglichkeiten für das Future Energy Grid möglichst vollständig erfasst und in drei deutlich unterscheidbaren Szenarien abgebildet.

Hans-Jürgen Appelrath, Henning Kagermann, Christoph Mayer

3. Rolle der IKT im Future Energy Grid

Zusammenfassung

Nachdem drei Szenarien definiert wurden, die den Rahmen für die Migrationspfade stecken, werden nun die Technologiefelder und ihre Entwicklung betrachtet. Dabei wird in diesem Kapitel zunächst nur der Ausgangspunkt, also der Ist — Zustand des IKT-Einsatzes in der Stromversorgung, dargestellt, und (am Ende des Kapitels) beschrieben, welche Technologien in welcher Ausprägung für die Realisierung der drei Szenarien jeweils notwendig sind. Die Technologiefelder werden dazu beschrieben und die weitere Entwicklung jedes Technologiefeldes in mehreren Schritten skizziert. Die Abhängigkeiten der Schritte untereinander bleiben in diesem Kapitel unbetrachtet und wird im nächsten Kapitel genau analysiert.

Hans-Jürgen Appelrath, Henning Kagermann, Christoph Mayer

4. Migrationspfade in das Future Energy Grid

Zusammenfassung

Bisher wurde für drei Szenarien, die den Zukunftsraum abdecken, sowohl der Ausgangszustand als auch der Zielzustand des Einsatzes von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) detailliert für alle relevanten Technologiefelder beschrieben. Um einen Migrationspfad darzustellen, ist also noch die Entwicklung über die Zeit zu beschreiben. Diese ergibt sich, wenn die Entwicklungsschritte der Technologiefelder in eine inhaltliche Abhängigkeit gebracht werden und anschließend das Abhängigkeitsnetz auf die Zeitachse abgebildet wird. Für dieses Gesamtbild ist dann zu analysieren, welche kritischen Punkte sich ergeben. Es wird sich zeigen, dass sich für das Szenario „Nachhaltig wirtschaftlich“ drei Entwicklungsphasen unterscheiden lassen.

Hans-Jürgen Appelrath, Henning Kagermann, Christoph Mayer

5. Internationaler Vergleich

Zusammenfassung

Dieses Kapitel befasst sich mit dem internationalen Vergleich, der komplementär zu den Migrationspfaden und deren Zwischenergebnissen erarbeitet worden ist. Als Hauptziel dieser Gegenüberstellung ist zu identifizieren, wie Deutschland im Vergleich zu anderen Ländern, die modellhafte Charakteristika aufweisen, positioniert ist. Vor allem wird herausgestellt, wo sich mögliche Potenziale für die deutsche Wirtschaft ergeben.

Hans-Jürgen Appelrath, Henning Kagermann, Christoph Mayer

6. Rahmenbedingungen für ein Future Energy Grid

Zusammenfassung

Die Entwicklung der richtigen Rahmenbedingungen für ein Future Energy Grid (FEG) beinhaltet vielfältige Herausforderungen. In diesem Kapitel werden die dabei bestehenden Unsicherheiten benannt, in einen Zusammenhang gebracht und daraus mögliche Rahmenbedingungen für ein FEG abgeleitet.

Hans-Jürgen Appelrath, Henning Kagermann, Christoph Mayer

7. Smart Grid unter dem Gesichtspunkt der Verbraucherakzeptanz

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die Aspekte der Verbraucherakzeptanz mithilfe eines differenzierten Blicks auf die Verbraucher „milieus“ analysiert. Nach der Darstellung und Bewertung des Ist-Standes der Forschung wird zunächst der Milieuansatz vorgestellt und die unterschiedlichen Milieus beschrieben. Auf dieser Grundlage werden dann die Potenziale für die Schaffung von Technikakzeptanz in den Milieus, untergliedert nach verschiedenen thematischen Zusammenhängen und spezifischen Sichtweisen auf das Thema Smart Grid, identifiziert.

Hans-Jürgen Appelrath, Henning Kagermann, Christoph Mayer

8. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung

Die vorliegende Studie hat das Ziel, Faktoren für die Entwicklung eines Smart Grids in Deutschland zu identifizieren, Schlüsseltechnologien und -funktionalitäten sowie Wechselwirkungen und Abhängigkeiten zwischen diesen aufzuzeigen und daraus konkrete technologische Migrationspfade in das Internet der Energie abzuleiten. Dazu wurden insgesamt drei Szenarien bis zum Jahr 2030 erarbeitet und im Hinblick auf die dafür notwendigen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sowie energietechnologiespezifischen Entwicklungen analysiert. Neben der technisch ausgerichteten Analyse wurden im Hinblick auf eine möglichst ganzheitliche Betrachtung des Themenkomplexes Smart Grid begleitend auch Analysen in den Bereichen Marktregulierung und Technikakzeptanz bei den Verbrauchern durchgeführt. Einen internationalen Benchmark für die aktuellen und zukünftigen Entwicklungen in Deutschland ermöglichte ein Vergleich mit ausgewählten europäischen und außereuropäischen Staaten.

Hans-Jürgen Appelrath, Henning Kagermann, Christoph Mayer

Backmatter

Title: Future Energy Grid
Editors: Prof. Dr. Dr. h.c. Hans-Jürgen Appelrath
Prof. Dr. Dr. E. h. Henning Kagermann
Dr. Christoph Mayer
Copyright Year: 2012
Publisher: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-27864-8
Print ISBN: 978-3-642-27863-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-27864-8