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Über dieses Buch

Bei der Digitalisierung des Energiesektors von Praxiserfahrungen anderer Experten profitieren! Dieser bewährten Devise folgend zeigen Autoren aus Versorgungs- und IT-Unternehmen, Beratungen und Start-ups ausgewählte Lösungen für eine erfolgreiche digitale Transformation der Energiebranche. Durch die Lektüre der ersten zweibändigen Fachpublikation zur Digitalisierung der Energiewirtschaft im deutschsprachigen Raum kann der Leser von Expertenwissen profitieren und seinen Nutzen aus realen Anwendungsfällen sowie der Beschreibung umgesetzter Geschäftsmodelle der digitalen Energiewelt ziehen.In Band 1 werden die wesentlichen Grundlagen des digitalen Business in der Energiewirtschaft präsentiert. Dem Einführungsteil folgen vier Abschnitte zu unterschiedlichen Facetten der Digitalisierung entlang der energiewirtschaftlichen Wertschöpfung von der Erzeugung bis zur Verteilung im Smart Grid.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Aus Versorgern werden Utilities 4.0

Frontmatter

1. Energieversorgungsunternehmen neu denken: Utility 4.0

Der Geist der Digitalisierung ist auch in der Energiewelt längst aus der Flasche. Wir befinden uns nicht erst am Beginn der viel beschworenen Digitalisierung der Energiewende, wir sind bereits mittendrin. Deutliches Indiz dafür ist die zunehmende Durchdringung der energiewirtschaftlichen Wertschöpfung mit digitalen Technologien. Oliver D. Doleski beschreibt die unmittelbaren Konsequenzen dieser fortschreitenden Digitalisierung und die daraus resultierenden Chancen für Energiekonzerne, Regionalversorger und Stadtwerke. Er spannt dabei den Bogen von der Identifizierung relevanter Handlungsfelder über die Ableitung eines zukunftsorientierten Zielbilds im Kontext moderner Digitalisierungsinitiativen und die anschließende Identifikation konkreter Handlungsbedarfe bis hin zur systematischen Ableitung praktischer Empfehlungen für moderne Energieunternehmen, den Utility 4.0. Der Text beschränkt sich jedoch nicht auf die Beschreibung energiewirtschaftlicher Digitalisierungsvorhaben an sich. Dem Leser wird überdies und weiterführend eine anwendungsorientierte Roadmap zur digitalen Transformation des Versorgungsgeschäfts an die Hand gegeben. Der Beitrag schließt mit einem Ausblick, wie sich Utility-4.0-Organisationen perspektivisch über die Integration datentechnologischer Analyseverfahren und algorithmenbasierter Innovationen zu fortschrittlichen Advanced Operations des Energiesektors weiterentwickeln können.

Oliver D. Doleski

2. Der System- und Plattformgedanke des GDEW als Treiber der digitalen Transformation

Eine Revolution erfasst die Energiewirtschaft: Digitale Technologien krempeln den Markt um und bieten alten wie neuen Marktteilnehmern viele Möglichkeiten: Automatisierung von Geschäftsprozessen, künstliche Intelligenz, intelligente Messsysteme und vernetzte Haushalte sind nur einige wenige Beispiele. Dies führt zu einem fundamentalen Wandel im gesamten Energieversorgungssystem und verändert Form, Struktur sowie Art und Weise, wie in der Energiewirtschaft agiert wird. Marktteilnehmer, die in der neuen digitalen Energiewelt zu den Gewinnern zählen wollen, müssen ihr Geschäft von der alten, analogen Welt in die neue digitale Welt transformieren. Dabei reicht es nicht aus, bestehende Strukturen und Prozesse der analogen Welt „einfach“ in digitale Prozesse zu übersetzen. Um die Digitalisierung erfolgreich zu gestalten, ist bei Staat und Unternehmen ein umfassender Strukturwandel notwendig: Der Staat sollte neue, an die digitale Energiewelt angepasste Rahmenbedingungen schaffen, Behörden sollten schneller und effektiver bei deren Umsetzung agieren und Unternehmen sich neu erfinden. Dies verlangt sowohl von Staat, Behörden als auch Unternehmen ein neues Denken und Handeln. Mit dem Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende (GDEW) hat der Gesetzgeber einen Rahmen geschaffen, diesen digitalen Transformationsprozess in der Energiewirtschaft zu unterstützen – diese Hilfestellung gilt es zu nutzen.

Helmut Edelmann, Mathias Kaniut

3. Digitalstrategie: Grundlagen, bestehende Ansätze und Vorgehensmodell

Die Digitalisierung hat in den letzten Jahren sowohl in der Praxis als auch in der Wissenschaft an Relevanz gewonnen. In diesem Zusammenhang ist auch das Thema der Digitalstrategie in den Vordergrund gerückt. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags gehen wir zunächst auf die Grundlagen der Digitalstrategie ein. Hierbei betrachten wir bestehende Definitionen und leiten auf dieser Basis eine eigene Definition ab. Ferner betrachten wir die Bestandteile einer Digitalstrategie und ordnen diese in einen Gesamtkontext ein. Anschließend gehen wir kurz auf acht Ansätze, die sich mit der Entwicklung einer Digitalstrategie auseinandersetzen, ein und vergleichen diese. Auf Basis der bestehenden Ansätze zeigen wir dann ein Vorgehensmodell auf, das dazu dient, eine Digitalstrategie zu entwickeln. Das Vorgehensmodell besteht aus sechs Phasen und beinhaltet auch einen Ansatz für vier generische Digitalstrategien.

Daniel Schallmo, Jochen Lohse

4. KI-Technologien für Utility-Unternehmen

KI-Technologien sind seit geraumer Zeit ein Hype-Thema der IT und auch für neue digitale Geschäftsmodelle. Dieses Kapitel zeigt Möglichkeiten für neue Geschäftsmodelle in der Energiewirtschaft auf Basis von künstlicher Intelligenz. KI kann Energieversorgern die Differenzierung von Produkten und Dienstleistungen ermöglichen und aufgrund von neuen Tarifierungsmöglichkeiten auch für eine Win-Win-Situation mit den Kunden bzw. Prosumern sorgen.

Christian Aichele

5. How to become a digital utility

Dieser Beitrag greift Überlegungen auf, welche in Kap. 7 „Digitalisierung als Inkubator für die Energieversorgung von morgen“ aus Oliver D. Doleski’s Band „Herausforderungen Utility 4.0 – Wie sich die Energiewirtschaft im Zeitalter der Digitalisierung verändert“ bereits avisiert sind, und setzt sie mit den plattformökonomischen Grundzügen einer Multi-Sided Customer Insights Plattform in der Energiedomain fort. Ebenfalls wird dem Leser ein praxisnaher Einblick in die Tätigkeiten des EWE-Konzerns zu diesem Thema gewährt.

Christian Arnold, Sebastian Beisel

6. Digitale Transformation – neues Handeln für innovative Lösungen

Die Pfalzwerke-Gruppe verändert sich in einem turbulenten Marktumfeld. Schwerpunkte sind die digitale Transformation des Unternehmens und die Weiterentwicklung der Unternehmenskultur.

René Chassein, Christoph Raquet

7. DT:HUB – Etablierte und Start-ups machen Zukunft

Das Marktumfeld für Energieversorger verändert sich rasant – im Unternehmen und im Umfeld sind vollkommen neue Lösungen gefragt. Mit dem DT:HUB macht die Pfalzwerke-Gruppe einen Schritt in Richtung Zukunft.

Werner Hitschler, Dieter Kellermann

8. Mit New Work und Company ReBuilding die kulturelle Transformation der Energiewirtschaft gestalten

Mit groß angelegten organisatorischen Veränderungen haben die großen Energieversorger in Deutschland auf die Energiewende und die Digitalisierung reagiert. Unserer Erfahrung nach kann die digitale Transformation der Unternehmen nur gelingen, wenn sie mit einer tiefgehenden kulturellen Veränderung verbunden wird. Wir stellen mit Company ReBuilding einen entsprechenden Ansatz vor, der sich an biologischen Modellen wie Zellteilung und Ökosystemen orientiert. Company ReBuilding baut eine Brücke zwischen rein kulturellen Ansätzen wie New Work und rein technologisch getriebenen Digitalisierungsinitiativen. Speziell die Energiewirtschaft bietet beste Voraussetzungen, um einen echten Wandel, d. h. das Entstehen des Neuen aus dem und unter teilweiser Beibehaltung des Bestehenden, zu gestalten. Der Beitrag erläutert die Vorgehensweise von Company ReBuilding, illustriert Anwendungsfelder und beleuchtet wesentliche Erfolgsfaktoren.

Volker Rieger, Marc Wagner

9. Neue Arbeitskultur in der Energiewirtschaft – wie geht das? Ein Erfahrungsbericht vom Programm „innogize our work“ der innogy SE

Industrie 4.0, Arbeit 4.0, Digitalisierung und die Transformationen dorthin bestimmen zurzeit die strategischen Diskussionen in den Unternehmen. Die Komplexität und Dynamik der Veränderungen sind so noch nie da gewesen. Wir müssen heute bereits aus der Zukunft heraus handeln, ohne diese genau beschreiben zu können. Die innogy SE hat diese Herausforderung erkannt und geht sie aktiv an; nicht nur hinsichtlich des Wandels zu einem innovativen Energiedienstleister, sondern auch unter der Erkenntnis, dass eine erfolgreiche Transformation auch von einer modernen Arbeitskultur abhängig ist. In ihrem Arbeitskulturprogramm „innogize our work“, das gemeinsam mit der Managementberatung Detecon entwickelt und umgesetzt worden ist, geht es darum, den Mitarbeitern nicht nur die richtigen, inspirierenden und funktionalen Räumlichkeiten bereitzustellen, sondern auch Vertrauen und Freiraum für eigene Entscheidungen zu schaffen. Diese individuelle Flexibilität und Freiheit werden durch moderne Technologien in Form von ICT-Ausstattungen, Plattformen und Tools unterstützt. Mit diesem Programm ist die innogy SE einen beeindruckenden und erfolgreichen Weg gegangen, sodass in diesem Beitrag die relevanten Leitplanken sowie Erfolgsfaktoren dargestellt werden.

Dirk Smikale, Karla Blanke

10. Die Rolle der IT für die Utilities 4.0

Die Dynamisierung des Marktes, die technologischen Möglichkeiten der Digitalisierung sowie wachsende Erwartungen von Kunden führen für die Utilities 4.0 zu einem gewaltigen Umbruch. Unabhängig davon, wie das individuelle Geschäftsmodell zukünftig aussehen mag: Die IT wird zu einem bestimmenden Faktor der Geschäftstätigkeit. IT ist Business und Business ist IT. Sie ist nicht nur interner Dienstleister oder Innovationstreiber, sie ist vielmehr zentraler Dreh- und Angelpunkt für die Optimierung der bestehenden und den Aufbau zukünftiger Geschäftstätigkeit. Zwischen der „Usability“ des Internet of Things und den Sicherheitsanforderungen der Operational Technology muss die Unternehmens-IT die unterschiedlichsten Anforderungen synchronisieren. Denn neue Konzepte in allen Bereichen der Energieversorgung – wie virtuelle Kraftwerke, Smart Home und Smart Energy, Netze und Sektorkopplung (Power-to-X) – erfordern eine Verknüpfung von Daten aus verschiedensten Quellen. Hier wird die IT das Rückgrat sein, um dem Unternehmen flexible und innovative Antworten bereitzustellen und auch in Zukunft ertragsstarke Geschäftsmodelle zu ermöglichen.

Olaf Terhorst, Marcus Warnke

11. Hinter dem Hype – praxisbezogene Anwendungsfälle und Utilisierungspotenziale innovativer Technologien

Big Data, Augmented Reality, Artificial Intelligence, Blockchain – was hat das noch mit Energiewirtschaft zu tun? Nichts. Und doch sehr viel – denn der Einfluss innovativer Technologien auf die Energiewirtschaft ist in den letzten Jahren rapide gewachsen. Mit zunehmender Digitalisierung müssen sich energiewirtschaftliche Marktakteure gleich mehreren neuen Herausforderungen stellen: erhöhtem Wettbewerb aufgrund neuer, branchenfremder Player, effizienterer Prozessausgestaltung, Agilität und Flexibilität bei der Entwicklung neuer, datengetriebener Geschäftsmodelle, Aufbau von technologischer Expertise, Implementierung digitaler Kundenschnittstellen und nicht zuletzt der Umsetzung von Cyber-Security-Anforderungen. Anhand praktischer Beispiele potenzieller Geschäftsmodelle werden konkrete Anwendungsfälle und Utilisierungspotenziale innovativer Technologien kritisch betrachtet und Handlungsempfehlungen ausgesprochen. Dazu werden zunächst die Herausforderungen und Potenziale einiger ausgewählter Geschäftsmodelle, wie Big Data, Energiemanagementsysteme und Smart Home, beschrieben. Im Schwerpunkt jedoch wird Bezug genommen auf die derzeit „gehyptesten“ innovativen Technologien, wie Augmented Reality und Blockchain, und deren Anwendungspotenziale in der Energiewirtschaft erörtert.

Daniel Elsner

12. Innovationsklima als Beitrag zu Utility 4.0 – messen und entwickeln

Das Thema Innovation erlangt in der Energiewirtschaft aus verschiedenen Gründen zunehmende Bedeutung. Leider wird dieses Thema häufig von dem schwer fassbaren Begriff Innovationskultur dominiert, obwohl häufig nicht klar ist, was sich hinter diesem tatsächlich verbirgt. Aus diesem Grund haben wir uns auf Basis wissenschaftlicher Forschungsprojekte zum Einsatz eines Inventars zur Messung des Innovationsklimas entschieden. Dieses ist valide operationalisiert und erlaubt, auf Grundlage einer genauen Messung sehr konkrete und umsetzbare Ansatzpunkte zur Verbesserung zu erarbeiten. Der vorliegende Beitrag soll erste Ergebnisse aus über 20 Teams und verschiedenen Bereichen der Energiewirtschaft präsentieren. Als Grundlage stellen wir das Messinstrument und die zentralen Faktoren und Subskalen vor. Daraus leiten wir praktische Ansätze zur Entwicklung des Innovationsklimas in Teams ab. Diese konkreten Maßnahmen erlauben es den beteiligten Unternehmen, ihr Innovationsklima in die gewünschte Richtung zielgerichtet zu entwickeln. Die konkreten Veränderungsmaßnahmen sollen dabei aufzeigen, wie passgenau und fokussiert diese zu einer gewünschten Entwicklung beitragen können.

Sascha Rülicke

13. Stay on Track – die Transformation zu Utility 4.0 strukturiert und nachhaltig gestalten

Die Einführung neuer digitaler Geschäftsmodelle ist kein leichtes Unterfangen. Die gewohnten Pfade zu verlassen und ein digitales Prozessmodell nebst passender Unternehmenskultur zu etablieren, ist in historisch gewachsenen Industrien eine grenzwertige Herausforderung. Teils fehlt es an der Vorstellungskraft, teils am Willen, das bestehende Unternehmen vollständig zu wandeln. Welche Chance haben die Stadtwerke und Co, die vom Markt und Gesetzgeber gleichermaßen geforderte Veränderung mit ihren vorhandenen Mitarbeitern erfolgreich zu gestalten? Wir zeigen in diesem Beitrag, wie der Wandel trotz aller Hürden und Widerstände strukturiert und nachhaltig gelingen kann. Mit dem „Enterprise Transformation Cycle (ETC)“ behalten Sie stets den Überblick und erkennen, welche Maßnahmen Sie zum richtigen Zeitpunkt weiterbringen. Mit anderen Worten zeigen wir, wie Sie bei der Transformation auf Kurs bleiben – „Stay on Track“.

Ernst Kiel, Ines Muskau

14. Agilität konkret – projekthafte Umsetzung von Organisationsveränderungen

Agilität ist keine neue Philosophie, die erst im Kontext der Digitalisierung entwickelt wurde. Dass Agilität mit der fortschreitenden Digitalisierung, mit einem hohen Innovationstempo oder einem angeblich sich rasch wandelnden Markt neu in Zusammenhang gebracht wird, scheint eher eine Idee von Trainern und Beratern zu sein. Agilität hat im Grundsatz nichts mit diesen Einflüssen zu tun. Ja, wir werden in Zukunft immer stärker manuelle Prozesse durch IT-Lösungen ersetzen. Wir werden durch neue Technologien wie Robotic, KI und Blockchain ganz neue Möglichkeiten erhalten, Produkte und Lösungen zu entwickeln, die den Menschen einen Nutzen stiften. Tatsächlich sind es aber nicht diese technischen Entwicklungen, die ein Umdenken in den Führungsetagen erfordern. Vielmehr hat schon 2001 eine Gruppe von Software-Entwicklern erkannt, dass die Zusammenarbeit innerhalb eines Projekts und ganz besonders die Interaktion mit dem Kunden neu definiert werden muss. Offenheit, Fairness, Partnerschaftlichkeit stehen im Vordergrund. In den letzten Jahren kam hinzu, dass die Menschen für ihr Berufsleben andere Schwerpunkte setzen. Sie wollen teilhaben, gestalten, Verantwortung übernehmen, Freiräume mit Ideen füllen und Beruf und Freizeit in Einklang bringen. Sie möchten in einer Art und Weise arbeiten, die man agil nennt. Dies setzt eine Führungskultur voraus, in der Menschen auf Augenhöhe an gemeinsamen Zielen arbeiten. Muss ein Unternehmen agil aufgestellt sein, um die digitale Transformation erfolgreich zu meistern? Nein! Aber es hilft und macht vieles einfacher.

Wolfram M. Walter

15. Unternehmenskommunikation 4.0 – wie Utilities crossmedial in Netzwerken erfolgreich kommunizieren

Die Stadt der Zukunft ist geprägt durch kulturelle Vielfalt. Sie ist grün. Und sie ist digital vernetzt. Smarte Technologien und Lösungen für einen nachhaltigen Klimaschutz gehören zur DNA moderner Utilities, die sich immer mehr als kommunale Infrastrukturdienstleister verstehen. Doch fehlt da nicht etwas? Jede Innovation ist nur so gut, wie sie auch erfolgreich Kunden, Partnern, Mitarbeitern und Multiplikatoren vermittelt werden kann. Akzeptanz entsteht durch Glaubwürdigkeit. Eine auf einer klaren Strategie beruhende, authentische Kommunikation ist dafür die Voraussetzung. Das gilt für das Marketing ebenso wie für die Public Relations, die für ein effektives, crossmediales Beziehungsmanagement in Netzwerken bereits per se die wirksameren Hebel hat.

Anke Schäfer

16. Recruiting im Zeitalter von Utility 4.0 – Perspektiven für die Energiewirtschaft

Eine zentrale Herausforderung des Recruitings im Zeitalter des digitalen Wandels besteht für die Unternehmen darin, Menschen mit Qualifikation zu gewinnen, die sie bisher noch nicht kennen – für Stellen, die es in den vorgegebenen Personalplänen (noch) nicht gibt. Die Personalabteilungen und im Speziellen die Recruiting-Verantwortlichen werden hier als Gatekeeper vorgestellt, die entscheiden, wer als Mitarbeitender dazugehört – und v. a. auch: wer nicht. Die Methoden und Technologien zur Suche, Auswahl und Werbung, die dafür aktuell zur Verfügung stehen, werden im Kontext der gesellschaftlichen und technischen Entwicklungen näher beleuchtet und auf ihren Einsatz hin untersucht. Hierbei werden sowohl die sozialen Netzwerke als Orte der Karrierekommunikation in ihrer Bedeutung für das moderne Recruiting beleuchtet wie auch unterschiedliche Systeme und Technologien, die diese Netzwerke (aus)nutzen. Das Recruiting 4.0 schließlich wird als neue Form der Personalgewinnung und -auswahl im Zeitalter der Digitalisierung vorgestellt und die Einbindung künstlicher Intelligenz (KI) in ihren technischen wie auch fachlichen Ausprägungen diskutiert. Auch ethische Aspekte der Einsatzmöglichkeiten künstlicher Intelligenz werden diskutiert, und es wird ein Ausblick v. a. im Hinblick auf die Branche der Energiewirtschaft gegeben.

Volker Aumann

17. Als EVU fit für die Digitalisierung?! – Use Case digitale Transformation in der Personal- und Organisationsentwicklung

Wie sollte ein heutiges Stadtwerk, ein Energielieferant, ein Messstellenbetreiber oder gar ein Energiedienstleister personell aufgestellt sein, wenn sich die Geschäftsmodelle angesichts der Veränderungen des Unternehmensumfelds durch die Digitalisierung stetig und immer kurzzyklischer anpassen und erneuern und jeder Mitarbeiter auf diesem Weg mitgenommen werden muss? Ausgehend vom Megatrend der Digitalisierung (z. B. dem Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende oder der Energy Performance of Buildings Directive - EPBD 2018) und seinen Auswirkungen auf die Energiebranche, wird im folgenden Beitrag der notwendige Veränderungszwang anhand eines Muster-Stadtwerks skizziert. Aufbauend auf einer Analyse der Wirkung der Digitalisierung auf die Personal- und Organisationsstruktur dieses Muster-Stadtwerks, werden Maßnahmen abgeleitet, die ein Energieversorgungsunternehmen (EVU) fit für die Digitalisierung machen. Anhand der Ergebnisse und der Erfahrungen aus einem kürzlich abgeschlossenen Kundenprojekt, werden der Prozess der Veränderung sowie die notwendigen Schritte hin zu einem innovativen zukunftsfähigen Energiedienstleistungsunternehmen skizziert.

Stefan Baasner, Jannica Heilmann

18. Datenschutz – ein Baustein von Utility 4.0

Fast wöchentlich ist von Datenklau und Cyberspionage bzw. Industriespionage bezüglich Unternehmensdaten zu lesen. Auch die Energiewirtschaft war bereits davon betroffen. So wurden im Dezember 2015 Hackerangriffe auf die Kraftwerkseinsatzplanung verübt und dadurch ein Stromausfall erreicht. Im Sommer 2018 wurden vermehrt Unternehmen der deutschen Energiewirtschaft Ziel von Hackerangriffen, die Teil einer groß angelegten weltweiten Cyberangriffskampagne gewesen sein sollen. Angreifer hatten es in einigen Fällen geschafft, in die Büronetzwerke der betroffenen Firmen einzudringen. Hackerangriffe können potenziell entlang der gesamten Wertschöpfungskette in der Energiewirtschaft erfolgen, von der Erzeugung bis hin zum Verbrauch. Datenschutzaspekte spielen aber auch eine Rolle, wenn Unternehmen sich im Rahmen ihrer strategischen Entwicklung und weiteren Positionierung am Markt dazu entschließen, miteinander zu kooperieren und Informationen auszutauschen. Hier stellen sich nicht nur datenschutzrechtliche, sondern zudem auch wettbewerbsrechtliche Fragen. Ähnliche Fragestellungen können auftauchen, wenn Unternehmen beschließen, Plattformen für Industrie 4.0 zu nutzen oder ihre Daten in Cloud-basierten Hostinglösungen zu speichern. Hier spielt sowohl der Datenschutz auf europäischer als auch auf nationaler Ebene eine Rolle. Ferner ist zwischen dem Datenschutz für Unternehmensdaten und dem der personenbezogenen Daten zu unterscheiden. All diese Aspekte sollen nachfolgend dargestellt werden.

Susann Funke

Erzeugung und Speicherung im Zeitalter der Energiewende

Frontmatter

19. Customer Value Co-Creation: Gemeinsam die Chancen der Digitalisierung nutzen

Energiewende, Deregulierung, Digitalisierung und schnell wandelnde Marktanforderungen stellen den Energiesektor vor immer größere Herausforderungen, bieten allerdings auch zahlreiche Chancen. Mittels neuer Wege bei der Zusammenarbeit zwischen Zulieferern und Partnern ist es möglich, Risiken zu minimieren und neue Ideen gemeinsam zu entwickeln. Am Beispiel des Energieerzeugers Marchwood Power Ltd. und dem Zulieferer Siemens AG wird eine neue Art der Zusammenarbeit in Zeiten der Digitalisierung aufgezeigt. Basierend auf Prinzipien des Design Thinking und agilen Entwicklungsmethoden, wurden innerhalb kürzester Zeit Ideen im Bereich Ersatzteilmanagement und flexible Betriebsweise entwickelt. Es zeigt sich: Mit starken Partnern werden kommende Herausforderungen wie auch Chancen antizipiert und so Resultate erzielt, mit denen Energieunternehmen im Markt erfolgreich sein und sich vom Wettbewerb abheben können.

Jörg Mütze, Annika Gerloff

20. Digitalisierung am Rande der Netze – Voraussetzung für eine erfolgreiche Dezentralisierung der elektrischen Energieversorgung

Die elektrische Energieversorgung befindet sich weltweit in einem tief greifenden Transformationsprozess. Auf der einen Seite erfordern immer ältere Infrastrukturen eine sorgfältige Steuerung von Erneuerungs- und Instandhaltungsaufwendungen, auf der anderen Seite führt der sich immer stärker beschleunigende Trend zu dezentralen Erzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien mit schwankender Einspeisung zu völlig neuen Herausforderungen beim Systembetrieb. Digitalisierung ist in beiden Fällen der Schlüssel, um auch in Zukunft eine bezahlbare, sichere und nachhaltige Energieversorgung sicherzustellen.

Jochen Kreusel, Sleman Saliba

21. Einsatz digitaler Technologien zur Unterwasserinspektion bei Wasserkraftanlagen

Die Nutzbarmachung verfügbarer Digitalisierungstechnologien wird in der aktuellen Diskussion als nächste Entwicklungsstufe zur Realisierung digitaler Energiedienstleistungsunternehmen (Utility 4.0) gesehen, wobei die mögliche technologische Bandbreite auch für die Wasserkraft sehr groß ist und von Plattformlösungen, smarten Sensorikkonzepten, mobilen Assistenzsystemen, Maschinellem Lernen, digitalen Zwillingen, Drohnen bis hin zu innovativen Inspektionsgeräten reicht. Die VERBUND Hydro Power GmbH (VHP) hat aus diesem Grund zur Evaluierung der zahlreichen Digitalisierungsmöglichkeiten das Projekt „Digital Hydro Power Plant (DigiHPP)“ initiiert. Ein Teilbereich dieses Projekts konzentriert sich auf die Ausarbeitung neuer Konzepte für die Gewässersohlenvermessung und Unterwasserinspektion von Wasserkraftanlagen. Allein für diesen Bereich sind mehrere, für die Wasserkraft vielversprechende digitale Technologien verfügbar, die primär für Offshore-Anwendungen entwickelt wurden und auch bereits vereinzelt in der Wasserkraft angewendet werden. Im Beitrag werden erste, im Rahmen des Projekts durchgeführte Gerätetests mit Remotely Operated Vehicles (ROV), Unmanned Surface Vehicles (USV) oder Autonomous Surface Vehicles (ASV) sowie einem speziellen 3D-Echtzeitsonar vorgestellt. Es zeigt sich, dass der Einsatz dieser Geräte auch bei Wasserkraftanlagen eine sinnvolle Ergänzung zu den etablierten Methoden darstellt und zu einer qualitativen Verbesserung bzw. Effizienzsteigerung beitragen kann.

Bernd Hollauf

22. Entwicklung eines Simulationstools zur energetischen, ökologischen und ökonomischen Bewertung von vernetzten Energieversorgungskonzepten für Quartiere

Im Rahmen der dezentralen Energieversorgungsplanung ist bislang unklar, welche Technologien das größte Potenzial zur Versorgung von Quartieren bieten. Zur Identifikation geeigneter Versorgungskonzepte bedarf es jedoch zunächst einer Methode, die eine Bewertung sowohl in energetischer als auch in ökologischer und ökonomischer Hinsicht ermöglicht. Das entwickelte Simulationswerkzeug ist auf eine Vielzahl der gegenwärtig im Markt verfügbaren Erzeugungs- und Speichertechnologien zur Strom- und Wärmeversorgung von Gebäuden anwendbar. So können Wärmepumpen, Solarthermie, Heizkessel, Kraft-Wärme-Kopplung, Nahwärmenetze, Fotovoltaik, Batteriespeicher, Elektromobilität und Quartierstromnetze in variablen Kombinationen und Betriebsweisen abgebildet werden. Zur Beschreibung der Energieflüsse innerhalb der Quartiergrenze werden zeitlich hochaufgelöste Lastprofile verwendet, die mithilfe dynamischer Gebäudesimulation berechnet oder mit Clustering-Methoden aus Messdaten abgeleitet wurden. Durch diesen profilbasierten Ansatz können Versorgungsoptionen hinsichtlich der Indikatoren Deckungsanteil, Eigenverbrauch, Treibhauspotenzial und Kapitalwert einfach und praxisnah bewertet werden. Der gewählte Use Case eines Wohnquartiers zeigt, dass ein Versorgungskonzept mit Sole/Wasser-Wärmepumpen und Fotovoltaik gegenwärtig zu empfehlen ist.

Claudia Weißmann

23. Realisierung digitaler und dezentraler Geschäftsmodelle mit Collective Innovation Design: Erfahrungen und Best Practices

Das Konzept der Nutzungsmöglichkeiten der kollektiven Intelligenz im Innovationsmanagement ist in einem vom Autor durchgeführten empirischen und EUREF-geförderten Forschungsprojekt untersucht und entwickelt worden. Die dabei herausgearbeiteten Prinzipien zur Entstehung von kollektiver Intelligenz zum Zweck der Entwicklung von innovativen Ideen, Produkten und ganzen Geschäftsmodellen, die nicht nur marginale Veränderungen von bereits Bestehendem darstellen, werden als Collective Innovation Design (CID) bezeichnet. Der größte Vorteil dessen liegt in der Praktikabilität und universellen Anwendbarkeit und Kombinierbarkeit mit anderen modernen Methoden wie beispielsweise dem Design Thinking. In diesem Beitrag lernen Sie verstehen, wie sich Individuen in Gruppen verhalten, welche Auswirkungen gegenseitige Beeinflussung auf die Entwicklung von innovativen Ideen haben können, warum Sie keine Führungskräfte in Zukunft mehr benötigen und warum Sie bisher falsch gehandelt haben, wenn Sie davon ausgegangen sind, dass Sie stets einen Konsens benötigen. Abgerundet wird dieser Beitrag mit einem Erfahrungsbericht aus der Zusammenarbeit mit diversen Unternehmen der Energiebranche. Der Autor beschreibt den Prozess und das Vorgehen beim Entwickeln eines digitalen Geschäftsmodells für den Fotovoltaikmarkt und gibt dem Leser Best Practices mit an die Hand. Sie erhalten Einblick in Teile der erarbeiteten Ergebnisse sowie des Geschäftsmodells und sind am Ende inspiriert, selbst die Entwicklung innovativer Produkte anzugehen.

Markus Becker

24. Gas, Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmespeicher digital – vom Mantra der Wärmeversorgungssicherung zum marktpreisgetriebenen Kraftwerkseinsatz unter Fernwärmebedarfsrestriktionen und Autotrading

Der Energiemarkt ist seit einigen Jahren massiven Veränderungen ausgesetzt, die den agierenden Versorgungsunternehmen hohe Flexibilität und Veränderungsbereitschaft abverlangen, um am Markt erfolgreich zu sein. Ausgehend von einem neu definierten Versorgungskonzept und umfangreichen technischen Veränderungen des Anlagenparks soll am Beispiel der veränderten Kraftwerkseinsatzplanung und -vermarktung gasbasierter Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen für die Fernwärmeversorgung der Stadt Halle (Saale) mit etwa 250.000 Einwohnern nachfolgend der Weg aus einer im Wesentlichen wärmebedarfsgetriebenen hin zu einer erlösorientierten Fahrweise unter Berücksichtigung des Intraday-Strommarkts und einem hohen Automatisierungsgrad beschrieben werden.

Mathias Hocke, Michael Jürgens

25. IT-basierte Batteriespeichersysteme in der Anwendung für Industrie und Infrastruktur

Batteriespeicher auf Basis von Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben sich innerhalb des letzten Jahrzehnts zu einem immer bedeutsameren und zunehmend unverzichtbaren Bestandteil der Infrastruktur der Energiewirtschaft entwickelt. Der einleitende erste Abschnitt erklärt die Bedeutung von Batteriespeichersystemen für die Energiewirtschaft und leitet ab, warum sich insbesondere die Lithium-Ionentechnik als die maßgebliche Batterietechnologie durchgesetzt hat und weiter durchsetzen wird. Der zweite Abschnitt gibt eine Übersicht über die möglichen Anwendungen moderner Batteriespeicher. Hierbei liegt der Fokus auf Anwendungen für Industrie und (Netz-) Infrastruktur. Nachfolgend zeigt der dritte Abschnitt schließlich auf, welche Möglichkeiten und Vorteile sich durch die Verknüpfung von Informationstechnologie und Batteriespeichern zu einem Internet der Energie ergeben. Das Internet der Energie ermöglicht es, die Potenziale verteilter Speichersysteme für lokale und überregionale Anwendungen zu optimieren. Schließlich postuliert der vierte Abschnitt dieses Beitrags, dass in der Kombination unterschiedlichster Anwendungen eine wirtschaftliche Optimierung von Batteriespeichersystemen ermöglicht wird. Somit ist das Internet der Energie eine zentrale Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit von Batteriespeichersystemen. Der abschließende fünfte Abschnitt verdeutlicht zuletzt am Beispiel der Ladeinfrastruktur, welche Rolle stationär eingesetzte Batteriespeicher zunehmend einnehmen und welchen Mehrwert das Internet der Energie für diese Systeme verspricht.

Jens Kistner

26. Speicher-Cloud: Die neuen Angebote für Prosumer

Waren in der Vergangenheit die Rollen klar verteilt, einerseits die Erzeuger und andererseits die Verbraucher, so ist spätestens mit der weiten Verbreitung der Fotovoltaik eine neue Gruppe entstanden: die Prosumer. Vielfach wird es aber in der klassischen Energiewirtschaft als dauerhafter Kundenverlust angesehen, wenn ein (ehemaliger) Kunde eine Fotovoltaikanlage installiert. Nachfolgender Beitrag soll zeigen, dass auch für diese Kunden attraktive Produkte und Dienstleistungen angeboten werden.

Thomas Pilgram

27. Digitales Workforce Management in der Wasserkraft

Die Digitalisierung bietet vielfältige Möglichkeiten über sämtliche Wertschöpfungsstufen, um klassische Energieversorger in digitale Energiedienstleistungsunternehmen (Utility 4.0) von morgen zu transformieren. Geht dabei die Erzeugung aus Wasserkraft durchaus von einem hohen Digitalisierungsgrad im Bereich Automatisierung und Fernsteuerung aus, so zielen die Digitalisierungspotenziale in diesem Bereich v. a. auf die Steigerung der operativen Exzellenz und Kostenführerschaft ab. In der VERBUND Hydro Power GmbH (VHP) werden konkret die Optimierung technischer Prozesse auf der einen Seite (Projekt Digital Hydro Power Plant) und die digitale Unterstützung der administrativen und operativen Arbeitsprozesse durch Einführung eines digitalen Workforce-Management-Systems auf der anderen Seite vorangetrieben. Zu Beginn dieses Kapitels werden die Ausgangslage und die Zielsetzung des Projekts Digital Workforce-Management zur Umsetzung von Verbesserungspotenzialen in den bestehenden Abläufen und zur Ermöglichung neuer mobiler Arbeitsweisen umrissen. Nach Abschnitten zur Prozessentwicklung als Basis für den digitalen Wandel sowie Erhebung und Dokumentation von Anforderungen wird die Implementierung des Workforce-Management-Systems, von der bestehenden IT-Landschaft über die Systemauswahl bis zur Umsetzungsvariante beschrieben. Eine Darstellung der zu berücksichtigenden Rahmenbedingungen und wichtigsten Erfolgsfaktoren sowie der aktuelle Projektstand und Ausblick runden diesen Beitrag ab.

Florian Senn

28. Informationssicherheit als Enabler der Digitalisierung in der Energieerzeugung

Potenziale, die Vorteile der Digitalisierung zu nutzen, werden auch in der Energieerzeugung gesehen. Gesetzliche und regulatorische Anforderungen stellen Betreiber vor die Herausforderung, die bestehende IT-Struktur und Organisation zu schützen. Die Notwendigkeit hierfür ist aufgrund der zunehmenden Anzahl von Cyberattacken durchaus begründet. Dies scheint den Entfaltungsspielraum für mehr Digitalisierung in der Energieerzeugung zu nehmen. Nicht selten wird Informationssicherheit daher als Hemmschuh der Digitalisierung empfunden. Sie stellt jedoch eine unverzichtbare Basis für eine erfolgreiche Digitalisierung dar. Nur wer das Management der Informationssicherheit beherrscht, ist bereit für Utilities 4.0.

Evelyn Koska

Handel in einer transformierten Energiewelt

Frontmatter

29. Energiebörsen als Innovationstreiber – die Zukunft des Energiehandels im Spannungsfeld zwischen Digitalisierung und Regulierung

Seit über 20 Jahren sind die Energiemärkte in Europa liberalisiert. Seit einigen Jahren befinden sich die Energiemärkte im Umbruch – v. a. getrieben vom zunehmenden Anteil dezentraler erneuerbarer Energien und von neuen technologischen Möglichkeiten der Digitalisierung. Diese Veränderungen sind der Treiber für Innovationen. Vor allem dem Energiehandel und den Energiebörsen kommt bei der Weiterentwicklung des Markts eine zentrale Rolle zu. Zahlreiche marktbasierte Initiativen belegen das. Gleichzeitig gibt es ein Spannungsverhältnis zwischen der Innovationskraft des Markts und der intensiven Regulierung des Energiemarkts. Hier bedarf es einer Balance, die genügend Raum für marktbasierte Lösungen lässt.

Robert Gersdorf, Daniel Wragge

30. Die Bedeutung digitaler Plattformen für den Informations- und Datenaustausch im Strommarkt 2.0 der Schweiz

Der Beitrag beschreibt auf dem Fundament eines kurzen Überblicks der Struktur des Schweizer Stromversorgungssystems die Bedeutung von Plattformansätzen und Digitalisierung für eine effizientere Organisation von Datenaustauch- und Informationsprozessen im zukünftigen Strommarkt und die Rolle von Utility 4.0 dabei. Ein Datahub als zentrale Datenplattform bietet viele Vorteile. Er verwaltet Stamm- und/oder Messdaten von Verbrauch und/oder Produktion und stellt sie einheitlich und qualitativ hochwertig Berechtigten diskriminierungsfrei bereit. Der neutral organisierte und einfachere Datenzugang unterstützt die Entwicklung von Dienstleistungen und Utility 4.0. Künstliche Intelligenz, Application Programming Interfaces und Blockchain können wirksam eingesetzt werden. Weitere Plattformlösungsansätze können auch den sich stellenden Herausforderungen bei der Flexibilitätsbewirtschaftung begegnen und in Verbindung mit einem Datahub die Koordination der Akteure, insbesondere der Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber sicherstellen. Das Utility 4.0 spielt dabei wichtige Rollen: als Betreiber eines intelligenten Netzes und als Flexibilitätsdienstleistungsanbieter, der an den Koordinationsprozessen teilnimmt.

Matthias D. Galus

31. Digitalisierung der Abwicklung im Over-the-Counter-Energiehandel

Die heutige Abwicklung von Invoices im Over-the-Counter(OTC)-Energiehandel ist geprägt von Medienbrüchen und manuellen Aktivitäten. Jeder Handelspartner muss die erforderlichen Prozessschritte selbst umsetzen, was immer wieder zu Abweichungen und somit zu Klärungsbedarf zwischen den Handelspartnern führt. Eine durchgängige Automatisierung als Vorbedingung für die Digitalisierung ist in der Industrie aktuell nicht umgesetzt. Die Dauer von heute 20 Tagen bis zur Begleichung von Forderungen und dem damit verbundenen Kreditrisiko lässt sich daher nicht verringern. Zu dessen Reduktion haben die Autoren einen Ansatz entwickelt. Dieser erlaubt allen teilnehmenden Handelspartnern, den Settlement-Prozess vollständig automatisiert unter höchsten Sicherheitsstandards jederzeit und nahezu in Echtzeit untereinander abzuwickeln. Ein lückenloser, den rechtlichen Anforderungen entsprechender Audit-Trail sowie die multilaterale Verrechnung sind integrale Bestandteile des Prototyps. Die eingesetzte Blockchain-Technologie ermöglicht hierbei einen gegenüber Dritten anonymen, manipulationssicheren und effizienten Austausch von Invoices, die vollautomatisiert abgeglichen und verrechnet werden können. Die Verrechnung basiert auf einem eigens zu diesem Zweck entwickelten Verfahren, das die multilaterale Verrechnung ermöglicht und risikominimierend durchführt. Der Ansatz wurde in Form eines Prototyps zu realen Bedingungen erfolgreich getestet. Eine Weiterentwicklung zusammen mit der Industrie ist geplant.

Jens Bartenschlager, Sven Blankenburg

32. Erstellung von Verbrauchsprognosen für Registrierende-Leistungsmessung-Kunden auf Basis von Echtzeitdaten

Bei der Professionalisierung der Direktvermarktung sind Märkte, Systeme und Prozesse entstanden, die von Vertrieben für die Belieferung von Registrierende-Leistungsmessung-Kunden genutzt werden können. Algorithmen können helfen, Muster in den historischen Verbrauchsabweichungen zu identifizieren und diese in der Kurzfristprognose so umzusetzen, dass genauere Prognosen erstellt und die Abweichungen automatisiert im Kurzfristhandel (Intraday) gehandelt werden. Hierdurch reduziert sich das Risiko des Vertriebs, hohe Kosten für Regelenergie bezahlen zu müssen, sodass für die Kunden attraktivere Angebote gemacht werden können. Die Vertriebe haben dadurch ein weiteres Differenzierungsmerkmal zur Erstellung von Kundenangeboten.

Malte Neuendorff, Cedric Schramme

33. Optimierung der Bewirtschaftung eines Netzbetreiberdifferenzbilanzkreises durch die Nutzung von Online-Smart-Meter-Daten

Jeder Verteilnetzbetreiber bestimmter Größe (z. B. Netze BW GmbH) oder ein durch ihn beauftragter Dienstleister (z. B. EnBW Handel) muss den sog. Differenzbilanzkreis bewirtschaften. In diesem werden die Abweichungen der geplanten Einspeise- bzw. Entnahmemengen und der tatsächlichen Einspeise- bzw. Entnahmemengen viertelstundenscharf im Bilanzierungsgebiet als Differenzzeitreihe (DBA) bilanziert. Zur Deckung der DBA-Zeitreihe wird durch den Handel eine Day-Ahead- bzw. Intraday-Prognose erstellt. Bisher stehen die bilanzierungsrelevanten Zählwerte für die DBA, die für die Prognose benötigt werden, erst mit einem Zeitverzug von bis zu mehreren Wochen zur Verfügung. Durch Kooperation mit SANDY Energized Analytics wurde ein Differenzbilanzkreis-Online-Schätzer entwickelt, der zur Prognose der DBA genutzt wird. Die neue von EnBW und SANDY entwickelte Prognosemethode basiert auf mehreren 10.000 Smart-Meter-Zählern und ist seit mehr als zwei Jahren operativ im Einsatz. Sie erzielt dabei eine Reduktion des mittleren absoluten Fehlers von 10 bis 20 % im Vergleich zu der bisher eingesetzten Handelsmodellprognose. Mit Einsatz dieser neuen Methode lassen sich die Ausgleichsenergiekosten für den Differenzbilanzkreis nachhaltig senken. Dieses Beispiel zeigt ferner anschaulich, wie Daten aus Smart Metern bzw. intelligenten Messsystemen auch im Rahmen weiterer Wertschöpfungsstufen Mehrwert schaffen können.

Peter Karcher, Richard Fitzenberger

34. Dezentralisierung des Energiehandels auf Basis der Blockchain-Technologie

Dieser Beitrag stellt die Möglichkeiten des dezentralen Handels von Energieprodukten auf Basis der Blockchain-Technologie dar. Typische Ausprägungen sind dabei der klassische Großhandel, der Handel von Flexibilitätsoptionen sowie der lokale Handel zwischen lokalen Kleinproduzenten und -verbrauchern, auch Prosumenten und Konsumenten genannt. Je nach Ausprägung erschließen sich den Marktteilnehmern ganz unterschiedliche Potenziale (Kostensenkung, flexiblere Produkte), aber auch Herausforderungen (Regulierung, Datenschutz, Effizienz).

Michael Merz

35. Datenversorger statt Energieversorger in einem Post-Erneuerbare-Energien-Gesetz-Zeitalter

Heute besteht das Erlösmodell des Stromvertriebs bei etablierten Energieversorgungsunternehmen (EVU) aus einer Grundgebühr und einem Arbeitspreis für eine verkaufte Kilowattstunde. Der Energieversorger 4.0 wird jedoch zukünftig seinen Erlös nicht mehr mit der verkauften Kilowattstunde erwirtschaften, sondern durch den Betrieb einer Energiehandelsplattform. Diese ermöglicht es Verbrauchern und Erzeugern, via Internet Strom untereinander regional zu handeln. Die Erlöse erwirtschaftet das EVU dann aus einer Handelsprovision und einer monatlichen Betriebsgebühr. Der Wandel zum Betreiber einer Energiehandelsplattform bedeutet eine Digitalisierung und Automatisierung Schritt für Schritt; nicht nur im Vertrieb, sondern auch im Bilanzkreismanagement und im Energieeinkauf beim EVU. Den ersten Anlass zu einem Wandel hin zu einem Plattformbetreiber geben die Energieanlagen, bei denen die Erneuerbare-Energien-Gesetz(EEG)-Förderung ausläuft. Der Strom dieser Anlagen muss in einem Post-EEG-Zeitalter am freien Strommarkt vermarktet werden. Die Elektrizitätswerke Schönau hat den Weg des digitalen Wandels bereits beschritten und baut mit OXYGEN TECHNOLOGIES die erste deutsche, dezentral organisierte und vollautomatische Energiehandels- und Steuerungsplattform für (private) Prosumer und Verbraucher auf; kurz Peer-to-Peer-Energiehandelsplattform.

Gregor Rohbogner

36. Realisierung eines dynamischen Stromtarifs für Industrieunternehmen – automatische Vermarktung von Lastflexibilität am Spotmarkt

Durch die zunehmende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, die dargebotsabhängig größtenteils volatil einspeisen, nehmen die Preisschwankungen an den kurzfristigen Spotmärkten für elektrische Energie deutlich zu. Mehrere Forschungsprojekte im Bereich mittelständischer Industrieunternehmen haben gezeigt, dass ein technisches Lastverschiebungspotenzial nahezu überall verfügbar ist. Da bei vielen Unternehmen Energiethemen oft allerdings eine untergeordnete Rolle spielen und Fragen zum Produktionsablauf, zu Arbeitszeiten oder Lieferterminen vorrangig behandelt werden, legen die meisten Unternehmen großen Wert darauf, die Steuerung ihrer Anlagen nicht in fremde Hände zu geben, sondern möchten auch sehr kurzfristig Eingreifmöglichkeiten behalten. Diese Anforderungen wurden nun in der Konzeption des dynamischen Stromtarifs aufgenommen und führten zu einem System, das den Industriekunden Anreize zur Lastverschiebung liefert, Vorschläge für eine optimierte Betriebsweise der flexiblen Anlagen unterbreitet und auf Wunsch diese auch vollautomatisch umsetzt. Ein Teil des technischen Potenzials wurde erschlossen und mithilfe einer Fernwirktechnik für eine automatische Ansteuerung vorbereitet. Dieser Beitrag zeigt die Funktionsweise des dynamischen Stromtarifs, die dahinterliegenden Handelsstrategien an den Spotmärkten und dadurch praktisch zu erzielende Einsparungen.

Jan Meese, Benedikt Dahlmann

37. Bewirtschaftung von Flexibilität über Microservices eines Plattformanbieters

Die Energiewirtschaft befindet sich in einem starken Wandel, der v. a. durch die Energiewende und Digitalisierung Druck auf sämtliche Marktteilnehmer ausübt. Das klassische Geschäftsmodell des Energieversorgungsunternehmens verändert sich dabei grundlegend. Der kontinuierlich ansteigende Einsatz dezentraler und volatiler Erzeugungsanlagen macht die Identifikation von Flexibilitätspotenzialen notwendig, um weiterhin eine hohe Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Dieser Schritt ist nur mit einem hohen Digitalisierungsgrad möglich. Eine funktionale Plattform mit Microservices, die zu Geschäftsprozessen verbunden werden können, wird als Möglichkeit zur Aktivierung der Flexibilität und Digitalisierung der Energieversorgungsunternehmen im Folgenden vorgestellt.

Jörg Borchert, Andre Tenbrake

38. Probleme lösen bevor sie entstehen: Lokale Flexibilitätsmärkte

Der Energiemarkt ändert sich fundamental: Der stetige Ausbau erneuerbarer Energien stellt insbesondere die Netze vor eine riesige Herausforderung; auf der anderen Seite bringen disruptive technische Veränderungen neue Möglichkeiten, um es mit diesen Herausforderungen aufzunehmen. Es entsteht plötzlich eine Nachfrage nach lokalen Flexibilitäten, um die Netze zu entlasten. Dieser Nachfrage steht durch unterschiedliche technische Entwicklungen erstmals ein lokales Angebot gegenüber: Im SINTEG-Projekt enera nutzen Netzbetreiber einen börslich organisierten Flexibilitätsmarkt, auf dem sie proaktiv das Auflösen von lokalen Netzengpässen nachfragen. Als Anbieter einer derartigen Dienstleistung kommen große und kleine, zentrale und dezentrale Erzeuger und Verbraucher infrage. Die Verprobung des Konzepts in einem großangelegten Piloten kann der erste Schritt für eine wesentlich größere Skalierung in Deutschland und darüber hinaus sein.

Philip Goldkamp, Jan Schallenberg

39. Die Plattformökonomie verändert den Energiehandel – Beispiel Tender365

Plattformen sind ein wesentlicher Katalysator der Digitalisierung. In vielen Branchen kann beobachtet werden, in welch dramatischer Weise Plattformen Wertschöpfungsketten verändern. Transparenz und Vergleichbarkeit sind die Lockmittel für Endkunden und sie kommen in Heerscharen. Teilweise haben damit Plattformen derart Erfolg, dass durch Amazonisierung wieder Nachteile aufgrund der drückenden Dominanz für Kunden entstehen können. Doch sie hemmt deren Wucht nicht.Ist der Energiehandel immun gegen Plattformen? Werden die Gewohnheiten, die jeder Privatmensch hat, am Montagmorgen wieder abgelegt? Gewiss ist dem nicht so. Plattformen schießen auch im Energiemarkt wie Pilze aus dem Boden. Im Endkundengeschäft sind die Messen gelesen. Da sind Verivox und Check24 dominierend. Im Energiehandel entwickeln sich Plattformen. Auch sie werden Wertschöpfungsketten durch Digitalisierung verkürzen. Am Beispiel von Tender365 wird erklärt, wie Plattformökonomie funktionieren kann und wie – aus der Branche, für die Branche – ein neues, offenes Plattformmodell geschaffen wird.

Frank Sonne, Markus Jungmann

Übertragung im Smart Grid von morgen

Frontmatter

40. Übertragungsnetzbetreiber 4.0 – Transformation bei TransnetBW

Als Übertragungsnetzbetreiber in Baden-Württemberg und einer der wesentlichen Akteure bei der Ausgestaltung und Umsetzung der Energiewende treibt TransnetBW den Umbau des Energieversorgungssystems in Deutschland voran. In diesem Umfeld einer zunehmenden Kleinteiligkeit der Erzeugungsanlagen kommt der Digitalisierung große Bedeutung zu. Denn sie gewährleistet die Systemstabilität und stärkt so die Versorgungssicherheit. Umgekehrt treibt die Notwendigkeit, auch als Übertragungsnetzbetreiber auf dezentrale Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen zugreifen zu können, gleichzeitig diese Digitalisierung.Die Digitalisierung verändert die Geschäftsmodelle der Unternehmen und bringt neue Herausforderungen, aber auch große Chancen mit sich. Unternehmen, die erfolgreich bleiben wollen, müssen sich in ihren Geschäftsmodellen viel kurzzyklischer weiterentwickeln. Dazu braucht es auch neue Kompetenzen und neue fachliche Disziplinen. Diese zu identifizieren, sie am Arbeitsmarkt in einem konkurrierenden Wettbewerb zu rekrutieren und an sich zu binden, wird zukünftig ein wesentlicher Erfolgsfaktor sein.In diesem Beitrag wird aufgezeigt, wie TransnetBW diese Transformation angeht. Einzelne Praxisbeispiele stellen erste erfolgreiche Transformationsansätze dar.

Rainer Pflaum, Tobias Egeler

41. Organisationsentwicklung mit Smart-Grid-Reifegradmodellen für Versorger

Dieses Kapitel bietet eine Übersicht, inwieweit in der Organisationsentwicklung eines zukünftigen Utility 4.0 zielgerichtet Reifegradmodelle dazu genutzt werden können, den Soll- als auch den Ist-Zustand zukünftiger Technologien und Dienste zu erfassen, als Vision zu formulieren und den Migrationspfad in diese Zukunft zu planen, zu bepreisen und umzusetzen. Dazu werden Grundlagen und existierende Modelle vorgestellt und anhand eines Fallbeispiels operationalisiert.

Agnetha Flore, Mathias Uslar

42. Strategisches Asset-Management im Rahmen der Digitalisierung – Positionierung, Nutzen, Praxisbeispiel

Stromübertragungsnetze sind essenziell für jede entwickelte Volkswirtschaft. Ihre Bedeutung steigt, da die Energiewende auf Strom aus regenerativen Energiequellen und dem damit verbundenen Trend zur Elektrifizierung basiert. Das strategische Asset-Management dieser Infrastruktur, d. h. die Betrachtung und nachhaltige Behandlung der Übertragungsnetze über ihren Lebenszyklus, ist eine wichtige Aufgabe von Übertragungsnetzbetreibern. Nach Einschätzung der Autoren werden die methodischen Fundamente der Lebenszyklusbetrachtung Bestand haben. Gleichzeitig wird die Digitalisierung die Umsetzung des Asset-Managements entscheidend verändern. Übertragungsnetzbetreiber werden Datenmanager. Die Einordnung, die Aufgabe samt der methodischen Basis sowie der Nutzen des strategischen Asset-Managements werden dargelegt. Der Einfluss der Digitalisierung wird abgeleitet. Die Aussagen werden am Praxisbeispiel der TransnetBW untermauert.

Heiko Spitzer, Simon Marwitz

43. Spektrale Fernerkundung und Airborne Laserscanning von Freileitungen per Helikopter

Mit der Energiewende gewinnt das Problem des Stromtransports eine immer größere Bedeutung. Der damit verbundene Ausbau des Netzes rückt auch Leitungstrassen und deren Einfluss auf die umliegende Natur stärker ins Blickfeld der Öffentlichkeit. Seit jeher werden für die Planung und Instandhaltung von Freileitungen die Trassen in regelmäßigen Abständen begangen oder beflogen. Vor allem die Befliegung und Instandhaltung der Trassen ist zeit- und kostenintensiv. Daher haben die Partner 50Hertz Transmission GmbH, Helimap System AG, Pergam-Suisse AG, Sky Heli GmbH und SPIE SAG GmbH ein gemeinsames Projekt aufgesetzt, mit dem Ziel, möglichst viele Anwendungsfälle der Planung und Instandhaltung von Freileitungstrassen mit nur einem Überflug zu berücksichtigen, um letztendlich Kosten einzusparen. Unter Einsatz modernster Technik und Analysemethoden ist es gelungen, qualitativ hochwertige Daten zu generieren, die sowohl eine effektive Nachtrassierung, eine objektivierte Zustandsbewertung als auch ein ökologisches Vegetationsmanagement ermöglichen. Dieser Beitrag gibt einen Einblick in das Projekt, beschreibt die Herausforderungen einer multisensoralen Befliegung, die eingesetzte Messtechnik und gibt praktische Anwendungsbeispiele.

Nico Schultze

44. Das Europäische Hochspannungsnetz – Die Zukunft von Big Data und künstlicher Intelligenz in kritischen Infrastrukturen

Das Europäische Hochspannungsnetz reicht vom Norden Finnlands bis zum Südwesten Portugals und von der niederländischen Nordseeküste bis zur Türkei. Ein Satellitenblick aus dem All zeigt ein engmaschiges, komplexes Gebilde mit Komponenten wie Überlandleitungen, Untergrundkabeln, Kraftwerken verschiedenster Art, Umspannwerken, Grenzkuppelstellen sowie Seekabeln zur marinen Verbindung von Nationalstaaten, aber auch zur Anbindung von neuen Offshore-Windparks. Hunderte von Koordinations- und Netzmanagementzentren sorgen 24 Stunden am Tag für eine reibungslose Zusammenarbeit der nationalen Übertragungsnetze auf Höchst- und Hochspannungsebene im internationalen Verbund. Ohne diese Koordinationsstellen bei den europäischen Netzbetreibern, aber auch ohne die Zusammenarbeit mit den in den vergangenen Jahren etablierten regionalen Koordinierungszentren wäre Europa nicht funktionsfähig und Blackout-Situationen könnten die Wirtschafts- und Gesellschaftssysteme innerhalb weniger Stunden zum Erliegen bringen. Dieser Beitrag beschreibt die hohe Komplexität dieses Gesamtsystems sowie die Veränderungen, die die internationalen Koordinationsprozesse im europäischen Stromnetz bereits erfahren oder noch erfahren werden: durch die fortschreitende Digitalisierung, neue Datenplattformen, dramatisch gestiegene Sicherheitsanforderungen, aber auch die zunehmende Nutzung von künstlicher Intelligenz im Management von kritischen Infrastrukturen im Energiebereich. Insbesondere der Einsatz neuronaler Netze und selbstlernender Algorithmen wird das Netzmanagement auf der Übertragungs-, aber auch Verteilnetzebene in den nächsten zehn Jahren gravierend verändern.

Maik Neubauer

45. Cybersicherheit der Netzleittechnik: Ergebnisse aus Stabilitäts- und Sicherheitsaudits

Es gibt keine Netzleittechnik, in der sich keine Gefährdungen finden lassen. Sichtbar werden sie jedoch erst, wenn die durchgängige Transparenz aller Vorgänge in der Netzleittechnik sichergestellt ist. Ergebnisse aus Stabilitäts- und Sicherheitsaudits bei über zwei Dutzend Betreibern kritischer Infrastrukturen im deutschsprachigen Raum bestätigen dies. Mithilfe einer industriellen Anomalieerkennung wurden von den gängigen Sicherheitssystemen sonst übersehene Abweichungen der Netzleittechnikkommunikation, die zu Störungen führen oder führen können, eindeutig identifiziert und analysiert. Den Informationssicherheitsbeauftragten liegen damit alle Informationen vor, um ihre Netzleittechnik vor jeglicher Form von Störung – sicherheitsrelevant und technisch – zu schützen.Dieser Beitrag skizziert den Status quo und die Herausforderungen an moderne Netzleittechnikinfrastrukturen und erläutert Details zu typischen Anomalien in deren Kommunikationsabläufen.

Klaus Mochalski

Verteilung im digitalen Energiesystem

Frontmatter

46. Robotic Process Automation in der Energiewirtschaft

Nach der industriellen Revolution ist nun die digitale Revolution (Industrie 4.0) in vollem Gang. Während in der industriellen Revolution in erster Linie Produktionsprozesse im Fokus der Maschinenunterstützung standen, wurde mit Entwicklung der PC zunehmend der Einsatzbereich um die kaufmännischen Prozesse erweitert (z. B. mit Einführung von Enterprise-Resource-Planning-Systemen). Zurück blieben und bleiben oftmals Schnittstellen zu anderen Systemen oder manuelle Tätigkeiten, für die sich die Entwicklung und Anpassung der bestehenden Softwareanwendungen oftmals nicht gelohnt haben bzw. nicht lohnen. Genau hier setzt Robotic Prozess Automation (RPA) an. Laut Forrester-Bericht (vgl. Matzge 2019) ist RPA in der Top-Ten der wichtigsten IT-Trends für Chief Information Officer. Warum das so ist, was RPA genau ist und worin konkrete Einsatzmöglichkeiten gerade für Energieversorgungsunternehmen bestehen, wird im folgenden Beitrag ausgeführt.

Marcus Krüger, Ingmar Helmers

47. Digitale Transformation der Elektroenergieversorgung Cottbus GmbH – Lessons Learned für die Digitalisierung von Geschäftsprozessen eines Netzbetreibers

Für das Beispiel eines Netzbetreibers, die Elektroenergieversorgung Cottbus GmbH (EVC), wird eine Digital Transformation Roadmap erstellt. Die EVC wird dazu in den digitalen Änderungsprozess eingeordnet. Die Digital Roadmap wird unter Berücksichtigung der Ergebnisse des Digital Transformation Canvas entwickelt. Die Geschäftsprozesse innerhalb der EVC werden hinsichtlich ihrer Digitalisierbarkeit bewertet. Ein Kernprozess, der Netzanschlussprozess, wird End-to-End digitalisiert. Mögliche, sich daraus entwickelnde Geschäftsmodelle werden abgeleitet.

Markus Filenberg

48. Entwicklung eines digitalen Workflows, von der Idee zur Wirklichkeit – Beschreibung des Wandels einer prozessorientierten Projektentwicklung zu einer agilen am Beispiel Netzanschluss

In einem mehrere Monate andauernden Projekt wurde ein digitaler Workflow zu Steuerung des Netzanschlussprozesses entwickelt. Zu Beginn des Projekts wurde mit der Wasserfallmethode gearbeitet. In der zweiten Projektphase wechselten die Projektmitarbeiter zur agilen Projektmethode. In der ersten Projektphase hatte die Wasserfallmethode Vorteile und zum positiven Projektabschluss beigetragen. Durch diese sehr intensive Vorarbeit wurde im Nachgang die Dokumentation an einen Softwareentwickler zur Umsetzung als Cloud-Version gegeben. Die agile Projektmethode findet oft in der IT Anwendung und hat durch die parallele Bearbeitung verschiedener Arbeitspakete einige Vorteile, wie beispielsweise eine schnellere Projektumsetzung.

Frank Dietrich

49. Asset-Management – Versorgungsnetze digital steuern

Digitales Asset-Management ist eine unverzichtbare Kompetenz moderner Netzbetreiber. Die Pfalzwerke Netz AG hat in den letzten Jahren ein qualitativ hochwertiges System entwickelt und implementiert.

Marc Mundschau, Ingolf Quint

50. Möglichkeiten der Verteilnetzstabilisierung durch E-Mobilitäts-Infrastruktur und Batterien

Durch zunehmende Erzeugung von elektrischer Energie, die über das Nieder- und Mittelspannungsnetz eingespeist wird, kommt es zu Störungen in den Verteilnetzen, die lokal behoben werden müssen. Die für die Elektromobilität bereitzustellende Ladeinfrastruktur, dezentrale Erzeugungsanlagen sowie die in den E-Fahrzeugen enthaltenen Batterien bilden die lange gesuchte desynchronisierte Speicher- und Erzeugungsmöglichkeit, die ohne separate Investitionen für diese Zwecke einsetzbar ist. Im Haus und in Quartieren ist die E-Mobilität die größte elektrische Last, mit einer Rückspeisemöglichkeit aus den E-Fahrzeugen oder aus dezentralen Großbatterien bietet sie eine erzeugungsäquivalente Möglichkeit der Energieversorgung. Da die Fahrzeuge grundsätzlich für Mobilitätszwecke eingesetzt sind und eine stationäre Nutzung dem entgegensteht, ist das Wissen über die Mobilitätsanforderungen und die intelligente Vorschau der Nutzung eine wesentliche Komponente der Lösung.

Rainer Bachmann

51. Elektromobilität und Soziodemografie – Netzausbaubedarf neu gedacht

Eine zunehmende Anzahl von Elektrofahrzeugen birgt die zentrale Herausforderung des bedarfsgerechten Aufbaus von Ladeinfrastruktur und deren Integration in das Stromnetz. Hierzu gilt es zunächst das Verständnis über die Verteilung zukünftiger Ladeinfrastruktur sowie des Ladeverhaltens zu erweitern. An dieser Stelle setzt die nachfolgend beschriebene Untersuchung der ef.Ruhr an. Im Rahmen dieser Untersuchung wird der Einfluss der Elektromobilität auf die Niederspannungsebene der WSW Netz analysiert. Die Analyse nutzt eine hybride Modellierung. Für eine räumliche Prognose von Elektrofahrzeugen wird eine Modellierung aus sozioökonomischen Daten genutzt und mit technischen Daten zur Abbildung des Verteilnetzes kombiniert. Die sich hieraus ergebenden Implikationen zur räumlichen Verteilung von Elektrofahrzeugen erlauben ein genaueres Verständnis möglicher Gebiete mit einer hohen Dichte von Elektrofahrzeugen und Ladeinfrastrukturen. Darüber hinaus können direkt die Anforderungen und erforderlichen Maßnahmen im Stromnetz abgeleitet werden.

Frank Pieper, Marco Greve

52. Das Potenzial von künstlicher Intelligenz im Verteilnetz – mit geringem Kostenaufwand Netzüberwachung intelligenter machen

Immer mehr dezentrale Erzeuger wollen am steigenden Energiebedarf mitverdienen. Der Markt wird so deutlich unübersichtlicher und komplexer. Für fast alle Verteilnetzbetreiber entstehen folglich ständig neue Herausforderungen in der Netzüberwachung und Steuerung. Eine vollständige Ausstattung mit Sensorik im Verteilnetz (Retro-Fit) ist wirtschaftlich klar als zu unrentabel zu bezeichnen. Auch reine Weiterentwicklungen historisch gewachsener Systeme und Softwarelösungen haben sich in der gegebenen Marktsituation auch als nicht ausreichend zielführend erwiesen. Daher sind hier alternative Ansätze auf Basis künstlicher Intelligenz (KI) bzw. Machine Learning sehr vielversprechend. Das Start-up Gridhound – ein Spin-off der RWTH Aachen und des dortigen Instituts für Automation of Complex Power Systems des E.ON Energy Research Centers – bringt hier ein gänzlich neues Denken in dieses Thema.Einleitend fassen wir die aktuelle Ausgangssituation des Marktsegments Verteilnetz in der deutschen Versorgerlandschaft zusammen, beschreiben dann kurz den Werdegang und die Alleinstellungsmerkmale des Gridhound-Ansatzes und schließen mit aktuellen Praxisbeispielen bei der Bayernwerk Netz GmbH, die die immensen Vorteile einer KI-basierten Netzzustandsüberwachung belegen.

Dieter Keller-Giessbach, Artur Löwen

53. Das proaktive Verteilnetz

Die mit dem Ausbau von erneuerbaren Energien einhergehende Zunahme dezentraler fluktuierender Einspeisung auf Nieder-, Mittel- und Hochspannungsebene und das Aufkommen neuer volatiler Lasten und Speicher beeinflussen zunehmend das gesamte Systemverhalten der Energieversorgung und verlangen somit nach einer proaktiveren Rolle des Verteilnetzbetreibers. Ein Netzengpassmanagement wird im Rahmen des regulären Netzbetriebs im Verteilnetz notwendig. Netzbezogene Maßnahmen und klassische Netzanpassungen werden zukünftig durch ein markbasiertes Flexibilitätsmanagement ergänzt. Die Transparenz im Verteilnetz ist dabei eine Schlüsselvoraussetzung zur Erfüllung der neuen Anforderungen an den Verteilnetzbetreiber. Systemdienstleistungen können zukünftig verstärkt aus dem Verteilnetz erbracht werden (vgl. Moser et al. 2016), sodass sich die Rolle des Verteilnetzbetreibers gegenüber dem Übertragungsnetzbetreiber wandelt.

Jonas Danzeisen, Christian Köhler

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