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Über dieses Buch

Mit den Ereignissen und Entscheidungen des Jahres 2011 wurde endgültig derWandel im Umbau unseres Energiesystems eingeleitet. Welche Perspektiven ergeben sich daraus für die Unternehmen des Energiesektors? Namhafte Autoren aus Wissenschaft und Praxis beschreiben in diesem Buch, wie der Wandel in Richtung auf mehr Nachhaltigkeit gelingen kann. Eine wichtige Rolle spielen dabei die sogenannten Smart-Technologien. Die Herausforderung für Versorger und Technikanbieter liegt darin, erfolgreich neue Geschäftsmodelle zu realisieren. Die Autoren arbeiten in zukunftsweisenden Projekten in diesem Themenfeld und berichten über ihre Fortschritte beim Umbau der Energiebranche. Das Buch ist in fünf Themenblöcke gegliedert:

Neue Geschäftsmodelle, Transformationen und ZukunftsentwürfeHerausforderungen aus der Sicht verschiedener AkteureEnergieeffizienz, Smart Metering und intelligente GebäudeTransformation der Netze zu Smart GridsSmart Cities und Elektromobilität

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

A. Neue Geschäftsmodelle, Transformationen und Zukunftsentwürfe

Frontmatter

Wandel zu einem nachhaltigen Energiesystem mit neuen Geschäftsmodellen

Eine wichtige Aufgabe beim Wandel zu einem nachhaltigen Energiesystem liegt für Unternehmen in der Entwicklung und Umsetzung erfolgreicher neuer Geschäftsmodelle. Wir skizzieren die Notwendigkeit von strategischen Innovationen bei hoher Unsicherheit als zentrale Herausforderung für den Energiesektor und erläutern die Teildisziplinen eines strategischen Innovationsmanagements. Anschließend beschreiben wir ein Rahmenkonzept für den Wandel komplexer sozialer Systeme und die verschiedenen Entwicklungsebenen, die dabei zusammen wirken. Dieser Wandel erfordert eine Verankerung des Themas Nachhaltigkeit im Strategieprozess von Unternehmen. Ein Design neuer Geschäftsmodelle erfolgt zunehmend unter Einsatz von Web 2.0-Werkzeugen, die eine verbesserte Interaktion der Beteiligten ermöglichen. Dabei müssen traditionelle Energieversorger im Wettbewerb untereinander und mit neuen Akteuren ihr unternehmerisches Handeln optimieren. Wir erläutern den Prozess der Geschäftsmodell-Innovation am Beispiel der Energiedienstleistungen. Dieses Vorgehen zielt darauf ab, gemeinsam mit Kunden und Wertschöpfungspartnern neue Problemlösungen zu gestalten.

Hans-Gerd Servatius

Zur Transformation des Energiesektors – ein Blick aus der Perspektive der Transition- Forschung

Die Entwicklung zu einer nachhaltigen Wirtschaftsweise wird insbesondere durch Veränderungsprozesse in einzelnen Schlüsselbranchen vorangetrieben. Zu einer solchen Schlüsselbranche gehört der Energiesektor. Ein nachhaltiger Branchenwandel basiert dabei auf einem differenzierten Zusammenspiel von technologischen Entwicklungen, von politischer Rahmensetzung, von allgemeinen Umfeldveränderungen und von der Entwicklung neuer Geschäftsstrategien, die diese Elemente aufgreifen.

Uwe Schneidewind, Hanna Scheck

Schöne neue Smart Energy Welt – Ansichten einer Technik im Übergang

Mit dem Versprechen nahezu unbegrenzter Möglichkeiten sind Smart Energy Konzepte in den letzten Jahren zu einer Projektionsfläche für ganz unterschiedliche Erwartungen geworden: Das Erreichen von mehr Wettbewerb, mehr Nachhaltigkeit, mehr Effizienz, mehr Zuverlässigkeit, mehr Selbstheilungskraft, mehr gesellschaftlicher Teilhabe scheint in greifbare Nähe zu rücken. Doch wird das Neue, was hier in die Welt kommen soll, seinen Weg als Selbstläufer gleichsam automatisch finden, weil es eigentlich eine gute Idee ist, die allen Beteiligten Vorteile verspricht, oder wird es eine verstärkte gesellschaftliche Einflußnahme brauchen, die auf eine Energiewende im Sinne eines gerichteten Wandels zur Nachhaltigkeit drängt? Damit ist ein Rahmen aufgespannt zwischen technologischer Eigengesetzlichkeit auf der einen Seite und gesellschaftlichem Veränderungsdruck bzw. einer selbstragenden sozialen Dynamik auf der anderen Seite. Zwischen diesen beiden Polen dürfte sich unsere Energiezukunft entscheiden.

Dirk Rohlfing

B. Herausforderungen aus der Sicht verschiedener Akteure

Frontmatter

Energie erlebbar machen – mit innovativen Angeboten Kunden gewinnen

Der Energiemarkt befindet sich in einer Umbruchphase: Der Ausbau erneuerbarer Energien und innovativer Effizienztechnologien wird vor allem durch die notwendige Reduktion der CO

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-Emissionen getrieben. Trends dieses Wandels sind beispielsweise der Aufbau dezentraler Erzeugungsstrukturen und die Entwicklung eines intelligent vernetzten – also smarten – Energiesystems.

Uwe Kolks, Alexander Pippert, Jan Meyer

Der Strategische Spagat – Stadtwerke in der neuen Energiewelt

Die deutsche Energiewirtschaft tritt in eine neue Ära ein. Konventionelle Erzeugung auf Basis von Kohle und Kernkraft wird ersetzt durch eine dezentrale, auf Erneuerbaren Energieträgern basierende Erzeugung, die bereits unter Regulierung und Kostendruck stehenden Netze werden intelligent („Smart Grids und Smart Metering“) und auch im wettbewerbsintensiven Vertrieb findet eine interaktive Vernetzung mit dem Kunden statt („Smart Home“). Nicht nur die Form der Wertschöpfung ändert sich, auch die Höhe. Klassische Erzeugung ist nicht mehr der „Goldesel“, die Rendite der Netze ist reguliert und der Vertrieb ist ohnehin seit Jahren in einem starken Wettbewerb. Die neue Welt ist geprägt von einer Konvergenz mit anderen Branchen bspw. mit der Automobilwirtschaft („E-Mobility“) aber vor allem mit der Informations- und Kommunikationstechnik und dem gleichzeitigen Druck, sich Innovationen und innovativen Entwicklungen stärker zu öffnen. Die Energiewirtschaft wird als die Branche gesehen, die sich am stärksten durch Innovationen verändern wird (CTG, Trendstudie Energiewirtschaft „Innovationen: Neue Wege – neue Chancen“, 2010). Für die etablierten Marktteilnehmer ziehen diese Entwicklungen eine Veränderung des Geschäftsmodells nach sich. Dabei stehen viele vor der Herausforderung, das alte Geschäftsmodell aber weiter betreiben zu müssen. Denn ein voller oder partieller Ausstieg aus der konventionellen Erzeugung oder aber der Verkauf von Netzen ist oftmals nicht realisierbar. Grade von kommunaler Seite gibt es die Tendenz zur Rekommunalisierung, insbesondere bei den Netzen und damit dem Festhalten an der alten Welt. Somit stellt sich aus Sicht von Stadtwerken die zentrale Frage, wie ein Umgang mit den beiden Welten aussehen kann und wie Unternehmen einen strukturierten Ansatz zum Umgang mit diesen Herausforderungen gestalten können. Ziel dieses Artikels ist es, insbesondere aus Sicht kleiner und mittelständischer Energieversorger eine Vorgehensweise und denkbare Lösungsansätze zu skizzieren.

Manfred Ackermann, Stefan Grützmacher

Herausforderungen und Chancen für einen regionalen Versorger

Deutschland steht vor großen Herausforderungen bei der Erzeugung, Verteilung und dem Verbrauch von Energie. Das jahrzehntelang etablierte und optimierte System von Großkraftwerken, die Strom über mehrere nachgelagerte Netzebenen bis hin zum Verbraucher liefern, ist für die Erreichung der ambitionierten Klimaschutzziele nicht mehr geeignet. Es muss einem diversifizierten dezentralen System aus Erzeugern, Speichern und Verbrauchern weichen. Der Wandel von der „Diktatur zur Demokratie“ in der Energieerzeugung erfordert viel Kommunikation – im politischen Raum, um Rahmenbedingungen zu setzen und die Bevölkerung von der Notwendigkeit der Maßnahmen zu überzeugen; in der Wirtschaft, um Ökologie und Ökonomie in einem für das Land zielführenden Ausgleich zu bringen und – last but not least – im Netz, um auf der technischen Ebene bislang unabhängige Betriebsmittel zu verknüpfen. Neuartige Signale und Impulse zwischen Erzeugern und Konsumenten sind zu übermitteln und umzusetzen, um die geforderten Ziele erreichen zu können. Dabei sind auch völlig neue Akteure, wie z. B. Elektrofahrzeuge mit unterschiedlichen Rollen im Netz zu berücksichtigen. Die Diskussionen in Wirtschaft und Politik laufen bereits – leider mehr schlecht als recht, da Erwartungen und Realität noch weit auseinander liegen. Dies beeinflusst auch die technische Umsetzung, da die erforderlichen Innovationen und Investitionen nicht vorangetrieben werden, solange nicht technische Standards, wirtschaftliche Finanzierbarkeit und eine nachhaltige Entwicklung gesichert sind.

Andreas Hoffknecht, Fritz Wengeler, Andreas Wunderer

Gasmarkt im Umbruch – Konsequenzen für die beschaffungsstrategische Ausrichtung von Stadtwerken

Der Erdgasmarkt ist ein stark global ausgerichteter Markt, der die verschiedenen Regionen der Welt zunehmend verbindet. So sehen sich sowohl der europäische als auch davon abhängig der deutsche Markt verstärkt weltweiten Nachfrage-, Angebots- sowie dadurch Preiseinflüssen ausgesetzt. Diese komplexen Strukturen machen Marktentwicklungen schwerer prognostizierbar. Durch die Liberalisierung und den zunehmenden Wettbewerb wurden diese Unwägbarkeiten in Deutschland verstärkt. Preis- und Margenunsicherheiten sind durch die abgeschaffte Preisgenehmigung entstanden. Dies alles führt zur Notwendigkeit verstärkt Risiken zu steuern sowie Vertriebs- und Beschaffungsstrategien an veränderte Rahmenbedingungen anzugleichen. Die nachfolgenden Ausführungen werden dies zeigen.

Sabrina Hock, Ulf Rieg

Türkei – Neue Herausforderungen und Investitionsmöglichkeiten durch Aufschwung im Energiemarkt

Nach Schätzungen der Turkish Electricity Company (TEIAS) wird der Strombedarf der Türkischen Republik (nachfolgend Türkei) bis 2023 um jährlich rund 6 % wachsen. Aufgrund der stetig steigenden Nachfrage, der zunehmenden Marktliberalisierung und der geostrategisch vorteilhaften Lage der Türkei als sogenanntes „Energiedrehkreuz“ zwischen Nahem Osten, Zentralasien und Europa lohnt sich für ausländische Investoren und Unternehmen eine konkrete Prüfung individueller Investitionsmöglichkeiten im Energiesektor.

Abdullah Emili, Dalinc Dereköy, Matthias Just, Alpaslan Dilekci

Vergessen Sie Grundlast!

Wie wir für die Energiewende umdenken müssen – 10 Thesen

In einer Zeitungsanzeige aus dem Jahr 1993 erklärten der RWE-Konzern und andere Stromversorger den geneigten Leserinnen und Lesern die deutsche Energiezukunft: „Regenerative Energien wie Sonne, Wasser oder Wind können auch langfristig nicht mehr als 4 % unseres Strombedarfs decken.“ Ihre Folgerung: Ohne Kernenergie wird es niemals gehen. Mehr als 4 % Ökostrom sollte in aller Zukunft nicht möglich sein. Und das schrieb damals nicht irgendwer, sondern das kam aus der Feder von Experten. Aber von Experten, die – zum Teil noch bis heute – kein Interesse an großen Veränderungen auf dem Energiemarkt zeigen.

Christian Friege, Ralph Kampwirth

Innovationsmanagement in der Energiebranche – Anwendung des Open- Innovation-Ansatzes

Das Hervorbringen von innovativen Produkten und Dienstleistungen wird zunehmend zur Voraussetzung, um im heutigen Marktgeschehen zu bestehen. Die wesentliche Herausforderung besteht darin, Kunden und Nutzern derartige Leistungen anzubieten, dass diese ihre Anforderungen möglichst optimal befriedigt sehen. Dazu ist es erfolgskritisch, genau zu wissen, welche Bedürfnisse der Markt bzw. die Kunden haben. Dabei geht es vor allem um die Identifikation latenter, d. h. impliziter Bedürfnisinformation, die bei Umsetzung in passende Produkte oder Leistungen Differenzierungsvorteile ergeben können. Ebenso wichtig ist die Kenntnis aktueller technologischer Entwicklungen und Möglichkeiten, mit denen Leistungsangebote erstellt werden können. Hier bedeuten die zunehmende Technologiedynamik und Relevanz verschiedenster Technologiefelder für die eigenen Leistungsangebote ein Umdenken.

Dies gilt insbesondere für die Energiebranche, die sich der Herausforderung einer „intelligenteren“ (

smart

) Leistungserstellung und -abnahme gegenüber sieht. So sind auf Seiten der Abnehmer völlig neue Nutzungsstrukturen zu erwarten, die ein entsprechendes Produktangebot brauchen. Hiermit einher geht die mögliche Verschiebung der technologieseitigen Dominanzstrukturen in der Branche. Der Weg von der „reinen“ Produktion hin zum Angebot flexibler Produktion und Lieferung bedeutet, dass völlig neue Technologien, technologische Leistungen und entsprechende Anbieter an Relevanz gewinnen werden. Zusammenfassend bedeutet dies eine erhöhte Notwendigkeit der Vernetzung mit Kunden, Nutzern und Technologiepartnern.

Genau hier setzt die Idee von Open Innovation an. Dieser Begriff beschreibt die Praxis, die Welt außerhalb des eigenen Unternehmens in die Problemlösung im Innovationsprozess einzubeziehen, anstatt sich nur auf die internen Fähigkeiten der eigenen Forscher und Entwickler zu verlassen. Dies geschieht dabei nicht in Form klassischer Forschungs- und Entwicklungskooperationen, sondern durch einen offenen Aufruf an oder eine breite Suche in einem großen, undefinierten Netzwerk an Akteuren, an der Problemlösung mitzuwirken. Der Beitrag untersucht erstmals die Chancen und Möglichkeiten von Open Innovation in der Energiebranche. Hierzu werden zunächst die Grundlagen der Open Innovation und deren Methoden dargestellt. Abschließend wird die aktuelle Situation der Energiebranche hinsichtlich einer Vernetzung und der Anwendung dieser neuen Methoden anhand einiger Beispiele dargestellt. Klares Ergebnis ist, dass die Unternehmen der Energiebranche die Notwendigkeit einer Öffnung und Vernetzung erkannt haben, dass jedoch auch, die Potenziale, die sich über die neuen Methoden der Open Innovation bieten, noch nicht zur Gänze genutzt werden.

Frank Piller, Philipp Wagner, David Antons

Beyond Green IT – Die Symbiose von IT und nachhaltiger Energie

Der vorliegende Beitrag hat zum Ziel, darzustellen, welche Möglichkeiten die IT hat, einen Beitrag zur Energieeffektivität und Energieeffizienz zu leisten. Hierfür wird zunächst das Dilemma der Erschöpfung nicht erneuerbarer Energien diskutiert und ein selektiver Literaturüberblick zum Thema Green IT vorgelegt. Anschliessend werden neue Konzepte aus der Unternehmenspraxis beschrieben und ein Ausblick gegeben, was zukünftig aus IT Sicht noch getan werden könnte.

Axel Uhl, Oliver Hanslik

C. Energieeffizienz, Smart Metering und intelligente Gebäude

Frontmatter

Intelligente Zähler, der Markt für Energieeffizienz und sein Dilemma

Die gesamte Diskussion um Intelligente Stromzähler (Smart Meter) und Intelligente Netze (Smart Grid) ist seit ihren Anfängen vor wenigen Jahren eine weitgehend technologiegetriebene Diskussion. Bei allen bekannten und potenziellen Vorteilen Intelligenter Zähler für den Netzbetrieb bei der permanent zunehmend stochastischen bzw. nicht planbaren Erzeugung aus erneuerbaren Energien wird ein entscheidender Punkt bisher etwas vernachlässigt: Der Kunde und die möglichen Kundennutzen. Gleichzeitig sei die Frage bereits eingangs gestattet, ob es für die oft zitierten Vorteile beim Netzbetrieb denn tatsächlich notwendig ist, jeden Haushalt mit einem intelligenten Zähler auszustatten. Die wesentlichen aus der Sicht eines Netzbetreibers gewünschten Effekte könnten nämlich durchaus auch mit einer Messung in der Verteilerstation sozusagen am ersten Transformator erreicht werden. Wenn man dies einmal als nicht ganz so abwegig betrachtet, dann kommt es eben doch im Wesentlichen darauf an, ob der Kunde einen digitalen Zähler tatsächlich braucht oder möchte.

Peter Vest

Das „Smart Metering Dilemma“ – Strategische Überlegungen zum flächendeckenden Einsatz von Smart Metering

Smart Metering ist Vorrausetzung für das Erreichen der erneuerbaren Energieausbau- und Klimaschutzziele der Bundesregierung, sowie Basis für Smart Energy Dienstleistungen. Ein flächendeckender Einsatz von Smart Metering ist aber nur wirtschaftlich umsetzbar, wenn mehrere Smart Metering Anwendungen gleichzeitig genutzt werden können. Mit den aktuellen Rahmenbedingungen muss ein Investor in Smart Metering die kompletten Kosten tragen, kann aber nur einen Teil der möglichen Dienstleistungen anbieten und daher nur einen Teil der finanziellen Vorteile nutzen. Zudem wird sich ein Markt für Smart Energy Dienstleistungen in größerem Maße erst entwickeln, wenn bereits eine Basisinfrastruktur mit Smart Metern existiert. Daher entwickelt sich der Smart Energy Markt nur sehr zögerlich und es gibt kaum Investitionen in Smart Metering, obwohl es gesamtwirtschaftlich sinnvoll und rentabel wäre – das „Smart Metering Dilemma“. Ein verpflichtender Rollout von Smart Metern kann dieses Dilemma auflösen. Zum einen werden die Vorteile aus Smart Metering diskriminierungsfrei allen Akteuren zur Verfügung gestellt. Zum anderen wird schnell eine große Zahl an installierten Zählern erreicht, um den wettbewerblichen Markt für Smart Energy Dienstleistungen in Schwung zu bringen.

Matthias Grandel

Smarte Gaszähler – Nachrüsten oder Neukauf?

Noch machen sich intelligente Gaszähler rar in deutschen Haushalten. Betrachtet man die Anzahl an Smart Metering-Pilotprojekten hängt der Gasmarkt noch immer weit hinter dem Strommarkt zurück. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie gut Versorger und Netzbetreiber auf die Umstellung vorbereitet sind, die mit Inkrafttreten von § 21 EnWG am 1. Januar 2010 ihren finalen Startschuss genommen hat und die mit der Novelle des EnWG 2011 weiter voran getrieben wird. Um das Ziel zu erreichen, dass die EU im Rahmen des dritten Energiepaketes festgelegt hat, müsste das Tempo deutlich angezogen werden: Sollen doch schon in weniger als zehn Jahren 80 % aller Haushalte mit Smart Metern ausgestattet sein. Dass der großangelegte Zählertausch auch in volkswirtschaftlicher Hinsicht einen klaren Mehrwert birgt, belegt dabei eine Studie, die PricewaterhouseCoopers im Auftrag des österreichischen Regulators E-CONTROL durchgeführt hat. Die Kosten-Nutzen-Analyse vom Juni 2010 zeigt, dass die Smart Meter-Einführung bei allen untersuchten Szenarien aus volkswirtschaftlicher Sicht immer einen Gesamtnutzen bringt. Dieser fällt dabei umso größer aus, je kürzer der Einführungszeitraum und je höher der Durchdringungsgrad ist. Explizit verweisen die Urheber der Studie darauf, dass eine gleichzeitige Einführung von Strom und Gas Smart Metern nicht nur die Installationskosten senken würde, sondern zusätzliche Synergieeffekte bei Installation, Datenübertragung und Verwaltung mit sich brächte.

Peter Heuell

Smart Home – Utopie oder Realität?

„Smart Home“ (Intelligentes Wohnen) ist weitaus mehr als nur eine wünschenswerte Option oder ausschließlich ein den Reichen im reichen Teil der Welt vorbehaltenes „Image- und Lifestyle-Attribut“. Weltweit kann die Gleichung zwischen steigendem elektrischen Energiebedarf und der Notwendigkeit einer globalen und lokalen Reduzierung der CO

2

-Emissionen nur dann aufgehen, wenn es uns gelingt, unseren Bedarf an elektrischer Energie

vorhersagbar

zu machen und an die mitunter komplexen Veränderungen, denen die Erzeugung elektrischer Energie sowie deren Transport und Verteilung unterworfen sind,

anzupassen

. Intelligente Stromnetze (Smart Grid) sind die richtige Antwort auf diese komplexe Interaktion zwischen dem

Bedarf

auf der einen Seite und der

Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Bezahlbarkeit

auf der anderen. „Intelligent“ kann ein „Intelligentes Stromnetz“ allerdings nur dann sein, wenn alle angeschlossenen Komponenten „intelligent“ werden, d. h. miteinander verbunden sind und in Echtzeit miteinander kommunizieren können. Als große Energieverbraucher müssen sich Privathaushalte zu „Smart Home“ wandeln, um als Teil eines intelligenten Stromnetzes aktiv an der Mitgestaltung zukünftiger Strukturen mitwirken zu können, aber auch, um umfassend davon zu profitieren.

Als weltweit tätiger Spezialist im Bereich Energiemanagement befasst sich Schneider Electric mit der Entwicklung von Lösungen zur Vorbereitung von Privathaushalten auf den Einsatz intelligenter Stromnetze. Drei Aspekte sind hierbei von besonderer Bedeutung:

Installations- und Benutzerfreundlichkeit, Zuverlässigkeit und Bezahlbarkeit.

Rada Rodriguez

Zukünftige Herausforderungen der Gebäudeautomation im Kontext neuer energetischer Rahmenbedingungen

Die Energiebranche steht vor einem Paradigmenwechsel. Die globalen Themen wie Ressourcenverfügbarkeit, Klimaschutz und Sicherheitsaspekte beeinflussen den Energiemarkt mit einer hohen Intensität und wirken in alle Bereiche der Erzeugung, Verteilung und des Verbrauchs hinein. Themen wie das intelligente Versorgungsnetz (SmartGrid) oder die intelligente Messstelle zwischen Verbraucher und Versorger (SmartMeter) stehen im Fokus aktueller Diskussionen. Nicht zuletzt die Katastrophe in Fukushima wird künftige Energiekonzepte beeinflussen. Auch die hierzulande gerade entstehenden Rahmenbedingungen werden Auswirkungen auf den Markt der Gebäudeautomation haben.

Roland Seifert

D. Transformation der Netze zu Smart Grids

Frontmatter

E-Energy – Deutschlands Weg zum Internet der Energie

Im Vorfeld von E-Energy wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) eine Studie zu den Potenzialen der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) zur Optimierung der Energieversorgung und des Energieverbrauchs in Auftrag gegeben. Diese 2006 abgeschlossene Studie zeigte, dass die IKT-Vernetzung in der Energieversorgung bis zu diesem Zeitpunkt nur eine untergeordnete Rolle spielte.

Andreas Goerdeler

Smart Grids – Welche Intelligenz braucht das Netz der Zukunft?

Dieser Dreiklang ist derzeit allgegenwärtig in der Energiewirtschaft. In kaum einer anderen Branche haben sich die Rahmenbedingungen in den letzten Jahren so gravierend verändert, hat es so viele neue politische und regulatorische Vorgaben gegeben. Die Liberalisierung der Energiemärkte hat zu einem massiven Preis- und Margenverfall sowie zu Kostendruck geführt, während Politik und Regulierung gleichzeitig immer neue Anforderungen an die Energieversorgungsunternehmen (EVU) stellen, wie Entflechtung, Diskriminierungsfreiheit und Intensivierung des Wettbewerbs, Versorgungssicherheit, Klimaschutz und Energieeffizienz, Förderung Erneuerbarer Energien etc. Intelligente Zähler („Smart Meter“) und intelligente Netze („Smart Grids“) sind eine Antwort auf diese Herausforderungen und Instrumente auf dem Weg zur intelligenten Energiewirtschaft („Smart Energy“).

Andreas Roß

Der lange Weg zu intelligenten Netzen

Für den nachhaltigen wirtschaftlichen Erfolg entwickelter Industrieländer sind intelligente Netze unabdingbar. Damit intelligente Netze künftig Energie aus vielen dezentralen Quellen effizient verteilen können, müssen Energieversorgung und moderne Telekommunikation zu einem intelligenten Datenmanagement verschmelzen. Für Energieversorgungsunternehmen birgt der erforderliche Transformationsprozess große technische Herausforderungen und nur sehr begrenzt planbare Investitionsbedingungen, aber auch Chancen, die sie mit neuen Geschäftsmodellen nutzen können. Mit Investitionen in eine leistungsfähige Telekommunikationsinfrastruktur, Forschung und Entwicklung und wegweisenden Leuchtturmprojekten können sie den Weg in eine intelligente Energiezukunft verkürzen.

Timo Poppe

Verteilte Automatisierung im Verteilungsnetz

Der folgende Beitrag beschreibt die Voraussetzungen und das Vorgehen beim Aufbau eines zellularen Energiesystems. Im Rahmen des E-Energy-Projektes Modellstadt Mannheim (moma) werden aktuell einzelne solcher Netzzellen im Feldversuch als Regelkreis getestet. Darüber hinaus soll eine größere Anzahl an Netzzellen durch weitere wissenschaftliche Untersuchungen und Simulationsläufe auf ihre Stabilität hin untersucht werden. Die Entscheidung zur Zerlegung des Netzes in einzelne Zellen wird dabei auf der Grundlage von Simulationen getroffen, die zeigen können, ob und inwieweit die gesamthafte Führbarkeit eines Netzbereiches (noch) gegeben ist bzw. durch einen zellularen Ansatz (wieder) hergestellt werden kann.

Andreas Kießling

Vorwettbewerbliche Kooperation bei Smart Grid Technologien in der Schweiz

Durch die zunehmende Einspeisung nicht steuerbarer erneuerbarer Energieträger wird das Energiesystem der Zukunft gezielte Steuerung der Verbrauchsseite geprägt sein. In Rahmen des Vereins Inergie werden in einer Schweizer Pilotgemeinde Ansätze eines künftigen Smart Grid entwickelt und in einem Feldversuch getestet. Die Endkunden werden mit Feedbacksystemen zum Energieverbrauch ausgestattet und mittels einer wissenschaftlichen Begleitforschung in das Zentrum der Erprobung gestellt. Die Entwicklung eines Demand-Side-Management-Systems wird vorgestellt und Ansätze für eine branchenweite Standardisierung in Smart Grid Technologien diskutiert. Die vorgestellten Projekte werden im Rahmen von Kooperationen mit komplementären Partnern und Wettbewerbern bearbeitet. Die vorwettbewerbliche Kooperationen ist im Hinblick auf die Etablierung von Smart Grids von besonderem Nutzen.

Wolf-Christian Rumsch

Die Zukunft der Energieversorgung ist digital

Intelligente Kommunikationsnetzwerke sind der Schlüssel für einen intelligenteren Umgang mit elektrischer Energie. Smart Grids brauchen innovative IT-Netzwerke als Plattform, um Energieflüsse in allen Phasen von Erzeugung, Übertragung und Verbrauch zu optimieren. Die umfassende kommunikationstechnische Vernetzung ist geradezu ein Wesensmerkmal künftiger Versorgungsinfrastrukturen. IT-Netzwerke verbinden dabei sämtliche Einspeise- und Verbraucherpunkte, einschließlich der kompletten Steuerungs- und Reglungstechnik – vom Kraftwerk über Verteilerstationen hinweg bis hinein in öffentliche Einrichtungen, Produktionshallen und Wohngebäude. Der vorliegende Beitrag geht auf die wichtigsten Herausforderungen ein und stellt vor diesem Hintergrund dar, inwiefern der holistische Ansatz von Cisco für eine durchgängige Smart-Grid-Netzwerkarchitektur den vielschichtigen Zukunftsaufgaben gerecht wird. Lösungsbeispiele verdeutlichen dabei den Status quo des bisher erreichten Entwicklungsstandes.

Rolf Adam

Das ‚Internet der Energie‘ als Anreiz für energieeffizientes Verbrauchsverhalten

Der Beitrag von Dr. Thomas Goette (CEO) und Torben Pfau (Consultant PR + Marketing) von der GreenPocket GmbH beschäftigt sich mit der Analogie des Smart Grid zum ‚Internet der Energie‘. Es wird verdeutlicht, dass das Potential des Smart Grid nur in der Symbiose mit verbraucherorientierter internetfähiger Informations- und Kommunikationstechnologie in vollem Maße ausgeschöpft werden kann. Zudem werden die grundlegenden Argumente betrachtet, die aus gesamtgesellschaftlicher, umweltpolitischer und energiewirtschaftlicher Sicht für den Ausbau des Versorgungsnetzes sprechen. Der Beitrag zeigt am Beispiel der Unternehmen

OPower

und

GreenPocket

, wie der Endverbraucher mithilfe der konsequenten Integration von verbraucherorientierten, internetfähigen Applikationen und Services vom Nutzen der ‚smarten‘ Technologien überzeugt und zugleich für ein energieeffizientes Verbrauchsverhalten gewonnen werden kann.

Thomas Goette, Torben Pfau

Smart durch Kommunikation

Mit den energie- und umweltpolitischen 20–20–20-Zielen sind die Weichen für die Transformation der Energieversorgung hin zu mehr Nachhaltigkeit gestellt. Erneuerbare Energieerzeugung, mehr Energieeffizienz und Elektromobilität bestimmen den Wandel. Volatile, erneuerbare Energien führen aber auch dazu, dass der Verbrauch zunehmend dem Angebot angepasst werden muss und dass Speichersysteme und dezentraler Lastausgleich hohe Bedeutung im Energiesystem erlangen. Diese Herausforderungen gilt es zu meistern. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der intelligenten Vernetzung: von der Erzeugung über die Verteilung bis zum Verbrauch der Energie (Abb. 1).

Ingo Schönberg

E. Smart Cities und Elektromobilität

Frontmatter

Smart City – Schritte auf dem Weg zu einer CO2-armen Stadt

Die nachhaltige Gestaltung der zukünftigen Energieversorgung stellt heute große Herausforderungen. Diese gehen weit über die häufig im Mittelpunkt stehende Frage des Klimaschutzes hinaus und umfassen Aspekte der Versorgungssicherheit, der Wirtschafts- und Sozialverträglichkeit ebenso wie Ansprüche nach Risikominimierung, geringer Systemverletzlichkeit und Anpassungsfähigkeit. Bei der Gestaltung entsprechender Politiken und bei der Umsetzung von Maßnahmen gilt es diesen komplexen Anforderungskanon im Hinterkopf zu haben, Synergieeffekte anzustreben und trade off's zwischen verschiedenen Zielen zu vermeiden.

Manfred Fischedick, Stefan Lechtenböhmer

Smart Energy für schrumpfende Städte

Das Thema „Smart Energy“ wird zumeist im Hinblick auf den Ausbau der regenerativen Energien, die Ertüchtigung der Netze (smart grid) oder die Installation von intelligenten Zählern (smart metering) bei den Verbrauchern diskutiert. Damit ist der Problemkomplex jedoch keinesfalls erschöpft. Hier soll der Versuch unternommen werden, die Diskussion um die Entwicklung „intelligenter“ Energiekonzepte für die Zukunft um einen m. E. wichtigen Aspekt zu erweitern. Zugleich soll ein technischer Lösungsansatz vorgestellt werden, der gerade aus Sicht mittelgroßer EVU als eine viel versprechende Möglichkeit erscheint, sich im Bereich „Smart Energy“ neue Geschäftsfelder zu erschließen.

Andreas Feicht

Nachhaltige Entwicklung von Megacities am Beispiel Südindien – Was können Einspeisetarife dazu beitragen?

Die nachhaltige Entwicklung von urbanen Zentren hat in den letzten zehn Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. Das liegt auch daran, dass seit 2009 erstmals weltweit mehr Menschen in Städten leben als auf dem Land. Auch das rasante Wachstum von urbanen Zentren mit mehr als fünf Millionen Einwohnern und der oft unkontrollierte Flächenverbrauch erfordern nationale und internationale Maßnahmen zur Entwicklung von nachhaltigen und effizienten Systemlösungen. Besonders in Megacities in Schwellen- und Entwicklungsländern konzentrieren sich die typischen Probleme einer schnell wachsenden Bevölkerung. Wachstumsraten z. B. in Südindien von bis zu vier Prozent pro Jahr bei einer schlecht ausgebauten Infrastruktur verursachen zahlreiche Folgeprobleme. Ein zentraler Bereich ist hierbei die Energieversorgung, da fossile Brennstoffe zur Stromerzeugung den stark zunehmenden Bedarf dauerhaft nicht werden decken können und das Bewusstsein für erneuerbare Energien in der Politik sich erst langsam zu etablieren beginnt. Verstärkt wird diese Problematik auch dadurch, dass die technische Entwicklung in diesen Regionen den Strombedarf zusätzlich erhöht. Ein eindrückliches Beispiel sind Klimaanlagen, deren Anteil an der Stromversorgung stetig steigt und auch das Problem der Spitzenlastdefizite verstärkt.

Kai Rommel, Julian Sagebiel

Elektromobilität – Antworten auf die fünf entscheidenden Fragen

Elektromobilität ist in aller Munde und hat weltweit hohe Priorität auch auf der politischen Agenda. Im nachhaltigen Energiesystem der Zukunft ist Elektromobilität in der Tat ein integraler Bestandteil. Wir beleuchten zunächst die wesentlichen Faktoren, die zu einem Durchbruch der Elektromobilität führen. Wir betrachten die Märkte für Elektromobilität und erläutern, dass sich Elektromobilität international in mehreren Wellen etablieren und als erstes in größeren Ballungszentren durchsetzen wird. Die Zielgruppen in diesem noch entstehenden Markt sind zum Einen Infrastrukturpartner wie Einkaufszentren und Kommunen, die wichtig für den Aufbau eines flächendeckenden Netzes an Ladeinfrastruktur sind, zum Anderen auch der Endkunde selbst, der mit der Markteinführung der ersten in Serie gebauten Elektrofahrzeuge in den Fokus der Infrastrukturanbieter rückt. Einfaches Aufladen via Plug&Charge, eine standardisierte Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Infrastruktur, transparente Abrechnung und eine intelligente Verknüpfung der Elektromobilität mit Erneuerbaren Energien und dem Smart Home der Zukunft – wir beleuchten diese Faktoren für ein erfolgreiches Infrastrukturkonzept. Schließlich wird der nötige Ordnungsrahmen skizziert. International gültige Standards, Kaufanreize, einfache energierechtliche und baurechtliche Rahmenbedingungen und Marktmodelle, die der Industrie profitable Geschäftsmodelle ermöglichen, sind Rahmenbedingungen, die durch die Politik gesetzt werden müssen, damit sich Elektromobilität durchsetzt.

Carolin Reichert, Katja Reimann, Jörg Lohr

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