E-Energy: Wandel und Chance durch das Internet der Energie PDF
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E-Energy Arnold Picot • Karl-Heinz Neumann Herausgeber E-Energy Wandel und Chance durch das Internet der Energie 1 C Herausgeber Prof. Dr. Dr. Arnold Picot Dr. Karl-Heinz Neumann Universität München General Manager and Director Fak. Betriebswirtschaft WIK Wissenschaftliches Inst. Information, Organisation Institut für Infrastruktur und und Management Kommunikationsdienste Ludwigstr. 28 GmbH 80539 München Rhöndorfer Str. 68 Deutschland 53604 Bad Honnef [email protected] Deutschland [email protected] ISBN 978-3-642-02932-5 e-ISBN 978-3-642-02933-2 DOI 10.1007/978-3-642-02933-2 Springer Heidelberg Dordrecht London New York Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funk- sendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Ver- vielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jeder- mann benutzt werden dürften. Einbandentwurf: WMX Design, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier Springer ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (www.springer.com) Vorwort Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) werden bei der weiteren Umgestaltung und Optimierung der Energieversorgung und -nutzung eine wichtige Rolle spielen. Die gestiegene Leistungs- und Integrationsfähigkeit der IKT sowie verschiedene Entwicklungen innerhalb des Energiesektors machen diese Umgestal- tung nötig und möglich. In den Industrienationen schreitet die Liberalisierung der Energiemärkte voran: Die Entflechtung vertikal integrierter Unternehmen und der Zutritt neuer Marktteil- nehmer haben die Anzahl der Akteure und die Komplexität der Marktprozesse deut- lich erhöht. Die Probleme im Stromsektor, die sich aus der Leitungsgebundenheit und der nach wie vor stark begrenzten Möglichkeit ergeben, große Mengen an elek- trischer Energie zu speichern, haben sich dadurch verstärkt. Parallel dazu nimmt die Dezentralisierung der Energieerzeugung zu, nicht zuletzt durch die Fördermaß- nahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien. Ihre wetterbedingte Volatilität verstärkt den Regelenergiebedarf und belastet zunehmend die Netze. Schließlich führen Roh- stoffverknappung und Klimawandel zu verstärktem Handlungsbedarf vor allem bei der Erhöhung der Energieeffizienz und der Senkung des CO -Ausstoßes. 2 All diese neuen Herausforderungen werden sich nicht ohne IKT meistern lassen. IKT eröffnet für den Ausbau der erneuerbaren Energien und die Koordination von zentraler und dezentraler Energieerzeugung (z.B. virtuelle Kraftwerke), bei der Optimierung der Stromflüsse durch die Netze (z.B. Smart Grid), bei der Steuerung des Energieverbrauchs auf Basis smarter Endgeräte (z.B. Demand Side Manage- ment) oder auch bei der Entwicklung intelligenter Speicher (z.B. Elektromobilität) völlig neue Möglichkeiten. Hinzu kommen die umfassende Einführung des elektro- nischen Geschäfts- und Rechtsverkehrs sowie digitaler Messtechnologien (Stich- wort „smart metering“). Vor diesem Hintergrund hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) ein groß angelegtes Förderprogramm „E-Energy“ initiiert, das nun in res- sortübergreifender Partnerschaft mit dem Bundesministerium für Umwelt, Natur- schutz und Reaktorsicherheit (BMU) umgesetzt wird. Im Mittelpunkt stehen die beschleunigte Entwicklung und breitenwirksame Nutzung des „Internet der Energie“. Die „E-Energy“-Modellprojekte und erste Erfahrungen bestimmen zuneh- mend die Diskussionen in der Fachwelt und Öffentlichkeit. Der MÜNCHNER KREIS hat daher die vielfältigen Aspekte und zukünftigen Entwicklungen der IKT in der Energiewirtschaft auf seinem Kongress „E-Energy – Wandel und Chance durch das Internet der Energie“ erörtert. VI Vorwort Dabei wurde insbesondere auf Chancen und Optionen der IuK-Technologien sowie neue Märkte, Geschäftsmodelle und Rahmenbedingungen für das Internet der Energie, aber auch auf die potenziellen Risiken bei der Umsetzung eingegangen. Experten, die an den Schnittstellen zwischen IKT und Energiewirtschaft aktiv sind, haben diese interessanten Aspekte der IKT-basierten Energiesysteme der Zukunft diskutiert. Im vorliegenden Band sind alle Vorträge und die durchgesehene Mit- schrift der Podiumsdiskussion enthalten. Allen Referenten und Diskussionsleitern sowie all denen, die zum Gelingen der Konferenz und zur Erstellung dieses Buches beigetragen haben, gilt unser Dank. Arnold Picot Karl-Heinz Neumann Inhalt VII Inhalt 1 Eröffnung 1 Prof. Dr. Jörg Eberspächer, Technische Universität, München 2 Begrüßungsansprache 3 Staatssekretär Jochen Homann, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Berlin 3 Smart Grids – The European Technology Platform for Electricity Networks of the Future 11 John Scott, KEMA Consulting Ltd., London 4 Information and Communication Technology in Energy Supply and Consumption 25 Guido Bartels, IBM Global Energy and Utilities Industry, Somers, USA 5 Langfristige Weiterentwicklung der Energiemärkte durch Verschmelzung von Energie- und Informationstechnologie 35 Dr. Joachim Schneider, RWE Energy AG, Dortmund BMWI-LEUCHTTURMPROJEKT „E-ENERGY“ UND DER E-ENERGY-MODELLREGIONEN Moderation: Prof. Dr. Edmund Handschin, Universität Dortmund 6 eTelligence – Modellregion Cuxhaven Intelligenz für Energie, Märkte und Netze 43 Dr. Wolfram Krause, EWE AG, Oldenburg 7 E-DeMa 51 Entwicklung und Demonstration dezentral vernetzter Energiesysteme hin zum E-Energy- Marktplatz der Zukunft, Rhein-Ruhr-Gebiet Prof. Dr. Michael Laskowski, RWE Energy AG, Dortmund VIII Inhalt 8 MEREGIO Aufbruch zu Minimum-Emission-Regions 59 Regina König, EnBW Energie Baden-Württemberg AG, Karlsruhe 9 Modellstadt Mannheim 69 Modellstadt Mannheim in der Metropolregion Rhein-Neckar, Mannheim Ingo Schönberg, Power Plus Communications AG, Mannheim 10 RegModHarz 73 Regenerative Modellregion Harz, Landkreis Harz Dr. Kurt Rohrig, ISET e.V., Kassel 11 Smart Watts 85 Steigerung der Selbstregelfähigkeit des Energiesystems durch die „Intelligente Kilowattstunde“ und das Internet der Energie, Aachen André Quadt, utilicount GmbH & Co. KG, Aachen CHANCEN UND OPTIONEN DER IUK- TECHNOLOGIEN IN DER ENERGIEWIRTSCHAFT Moderation: Prof. Dr. Jörg Eberspächer, Technische Universität München 12 Stromfluss und IT: Zwischen Erzeugung und Verbrauch 95 Heike Kück, Siemens AG, Nürnberg 13 Systemintegration der energiewirtschaftlichen Wertschöpfungsprozesse 111 Detlef Schumann, IBM Deutschland GmbH, Karlsruhe 14 IT-Plattformen für die Geschäftsprozesse der Energiewirtschaft 127 Dr. Gero Bieser, SAP AG, Walldorf 15 Software-Architekturen für das Internet der Energie 143 Prof. Dr. Manfred Broy, Technische Universität, München Inhalt IX NEUE MÄRKTE UND GESCHÄFTSMODELLE Moderation: Ludwig Karg, B.A.U.M. Consult GmbH, München 16 IT- und Service Innovation für die Energiemärkte der Zukunft 161 Prof. Dr. Christof Weinhardt, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe 17 Podiumsdiskussion 177 Neue Märkte und Geschäftsmodelle Moderation: Ludwig Karg, B.A.U.M. Comsult GmbH, München Teilnehmer: Tim Baack, E-Mobility Partners, Berlin Reinhard Goethe, utilicount GmbH, Aachen Prof. Dr. Christian Jänig, Stadtwerke Unna Detlef Schumann, IBM Deutschland GmbH, Karlsruhe Martin Vesper, Yello Strom GmbH, Köln 18 Vorstellung der Studie des BDI Arbeitskreises „Das Internet der Energie“ 203 Dr. Orestis Terzidis, SAP Research, Karlsruhe E-ENERGY: RISIKEN UND CHANCEN Moderation: Dr. Christian Growitsch, WIK GmbH, Bad Honnef 19 E-Energy aus Sicht der Regulierung 217 Johannes Kindler, Bundesnetzagentur, Bonn 20 Podiumsdiskussion 233 E-Energy: Risiken und Chancen Moderation: Dr. Christian Growitsch, WIK GmbH, Bad Honnef Teilnehmer: Ludwig Karg, B.A.U.M. Consult GmbH, München Johannes Kindler, Bundesnetzagentur, Bonn Dr. Holger Krawinkel, Verbraucherzentrale Bundesverband e.V., Berlin Dr. Matthias Mehrtens, Stadtwerke Düsseldorf AG, Düsseldorf Hildegard Müller, BDEW, Berlin Dr. Orestis Terzidis, SAP Research, Karlsruhe X Inhalt 21 Zusammenfassung und Ausblick 257 Dr. Karl-Heinz Neumann, WIK GmbH, Bad Honnef 22 Schlusswort 259 Prof. Dr. Arnold Picot, Universität München Anhang 261 Liste der Referenten und Moderatoren 1 Eröffnung Prof. Dr. Jörg Eberspächer, Technische Universität, München Meine sehr verehrten Damen und Herren, herzlich willkommen zu diesem Kon- gress. Auf der Systems im vergangenen Oktober in München hat der Münchner Kreis unter der Überschrift „Green ICT“ die Herausforderungen und Perspektiven behandelt, welche die weltweit zunehmende Verbreitung und Nutzung der IKT, der Informations- und Kommunikationstechnik, für Energieverbrauch und Klima haben. Das war eine Seite des Themas. Heute geht es um die andere Seite der Medaille. Wie kann IKT helfen, die Effizienz der Energiewirtschaft zu steigern? Beide Themen sind für den Münchner Kreis, der eigentlich aus der Informations- und Kommunikationswelt und Medienwirtschaft kommt, natürlich sehr interessant, und wir hoffen, nützliche Beiträge leisten zu können. Wie muss, das ist die Frage, das Zusammengehen zwischen IKT und Energieerzeu- gung und Energieverteilung aussehen, damit übergeordnete wirtschafts- und umweltpolitische Ziele rasch erreicht werden können? Wie können die Automati- sierungs-, Mess- und Steuerungspotenziale der immer leistungsfähiger werdenden IuK-Systeme dazu genutzt werden, Generierung, Disposition, Distribution und Nutzung von Energie in nahezu allen Bereichen unserer Wirtschaft und Gesell- schaft deutlich zu verbessern? Es ist keine Frage: Informations- und Kommunikationstechnologien werden bei der weiteren Umgestaltung und Optimierung der Energieversorgung und der Energie- nutzung eine wichtige Rolle spielen. Die gestiegene Leistungs- und Integrations- fähigkeit der IKT sowie verschiedene Entwicklungen innerhalb des Energiesektors machen diese Umgestaltung nötig und möglich. In den Industrienationen schreitet die Liberalisierung der Energiemärkte voran. Die Entflechtung vertikal integrierter Unternehmen und der Zutritt neuer Marktteilnehmer haben die Anzahl der Akteure und damit auch die Komplexität der Marktprozesse deutlich erhöht. Die Probleme im Stromsektor, die sich aus der Leitungsgebundenheit und der nach wie vor stark begrenzten Möglichkeit ergeben, große Mengen an elektrischer Energie zu spei- chern, haben sich dadurch verstärkt. In der Folge entsteht neuer Bedarf nach mehr Transparenz und Koordination, den IKT und Internet hoffentlich zumindest decken helfen. Parallel dazu nimmt die Dezentralisierung der Energieerzeugung zu, nicht zuletzt durch die Fördermaßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien. Ihre wetterbe-
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