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Themenreihe e-motion 2012: Die Zukunft von Smart Energy in Deutschland

Das Themenfeld Smart Energy stellt einen wichtigen Bestandteil in der Diskussion um Smart Cities dar. Welche Herausfordungen und Tendenzen sich dabei für Deutschland ergeben, wurde in der 2011 von der Fraunhofer ESK durchgeführten Studie „Smart Grid Communications 2020. Fokus Deutschland“ thematisiert.

Die Studie zeigt den heutigen Stand der Elektroenergieversorgung in Deutschland auf und geht auch auf die zukünftige Energieversorgung ein. Bei dieser werden Smart Grids eine bedeutende Rolle spielen. Darüber hinaus beschreibt die Studie die wichtigsten Marktanforderungen in dem Bereich Smart Grids und thematisiert aktuelle Standardisierungs- und Forschungsaktivitäten im Rahmen des intelligenten Ausbaus des deutschen Stromnetzes bis 2020.

Technischer Ausbaubedarf zum einen und weiterer Forschungsbedarf zum anderen bestehen in dem Themenfeld Smart Energy vor dem Hintergrund, dass die Bundesregierung auf Grundlage ihres Energiekonzeptes den derzeit bei 16 % liegenden Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis 2020 auf 35 % steigern möchte. Die Nutzung von Windenergie macht gegenwärtig von den erneuerbaren Energien den größten Anteil für die Stromerzeugung aus, während Biogas und Photovoltaik in Bezug auf die Gesamtbilanz der Stromversorgung eine wesentlich kleinere Bedeutung haben. Die beiden letzteren beeinflussen aber laut der Studie stark die Netzstabilität und die Energiebilanz in den Verteilnetzen, in die sie eingespeist werden.

Um das Ziel der Steigerung des Anteils von 35 % an erneuerbaren Energien zu erreichen, werden Smart Grids notwendig. Diese dienen der Vernetzung und Steuerung der intelligenten Energieerzeugung, der Energiespeicherung und dem Energieverbrauch mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien.

Die Integration erneuerbarer Energien in die bestehende Energieversorgung bringt neue Herausforderungen mit sich: sie erfordert auf allen Netzebenen flexiblere Strukturen, für welche ein neues Kommunikations- und Steuernetz zum einen für die Verteilnetze und zum anderen zum Verbraucher hin nötig ist. Für die Einbindung erneuerbarer Energien bedarf es aber auch des Einbaus zusätzlicher Speicherkapazitäten. Dazu ist ein Ausbau der Leistung und der Kapazität der Speicher elementar. Die technologische Herausforderung für die Kommunikationsforschung besteht laut der Studie darin, wirtschaftliche und sichere Kommunikationslösungen für die verschiedenen Anwendungen des Smart Grids und die beteiligten intelligenten Komponenten des Stromnetzes bereitzustellen.

In Hinblick auf die Marktpotenziale tragen Smart Grids der Studie nach zu einer umweltschonenden und effizienteren Stromerzeugung sowie –nutzung bei. Eine hohe Kosteneinsparung wird beispielsweise für die Steuerung des Verbrauchs gesehen. Auch können durch Smart Grids die Stromerzeugung durch Lastverschiebung und Lastabwurf effizienter gestaltet und Lastspitzen vermieden werden. Deutschland hat dem „VDE-Trendreport Elektro- und Informationstechnik 2011“ (Schwerpunkt Smart Grids) nach im weltweiten Vergleich sogar die größten Kompetenzen, Realisierungsmöglichkeiten und Standortchancen im Bereich Smart Grids. Dies liegt unter anderem daran, dass große Industrieunternehmen wie Siemens bereits frühzeitig in den Sektor Smart Grids investiert haben. Hinsichtlich der Umsetzung des Smart Meterings als ein Bestandteil der Smart Grids stellt die forsa-Studie „Erfolgsfaktoren von Smart Metering aus Verbrauchersicht“ jedoch heraus, dass die Verbraucher die Einführung von Smart Metern nur zögerlich in Angriff nehmen. Grund hierfür sei, dass zum einen zu wenig Wissen über das technologische Potenzial sowie das Gerät selbst vorhanden sei und zum anderen die Angst vor dem „gläsernen“ Konsumenten weit verbreitet sei.

Schließlich stellt die Studie auch besonders interessante Anwendungen für die Entwicklung des intelligenten Stromnetzes in Deutschland dar. Hinsichtlich der Anwendungen im Bereich des Netzmanagements werden Anwendungen für den Ausbau des betreiberinternen Kommunikationsnetzes mit dem Ziel einer automatisierten Betriebsführung benötigt, um eine zentralisierte Überwachung und Steuerung der Netzelemente zu erreichen. Im Bereich der verbrauchernahen Anwendungen ist das Feld der Infrastrukturen im Rahmen von Smart Metering interessant. Laut der Studie reicht das Spektrum der Forschungsprojekte vom Design eines Smart Metering Netzwerkes bis zu den darauf aufbauenden Anwendungen Demand Side Management und Energy Management im Kundenbereich, der Einbindung von Elektro-Automobil-Ladestationen und Photovoltaikanlagen sowie dem Aufbau und Betrieb eines virtuellen Kraftwerkes.

Welche Potenziale und Herausfordungen Smart Grids aktuell mit sich bringen, wird auch Sebastian Gölz vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE auf der Tagung e-motion am 25.05.2012 in seinem Vortrag „Smart Energy: Intelligente Netze und die Herausforderungen für den Endkunden“ betrachten. Ergänzend dazu wird Kathrin Humboldt in ihrem Vortrag „Das T-City-Projekt ‚Smart Metering‘“ über konkrete Erfahrungen in der Umsetzung von Smart Metering in der T-City Friedrichshafen sprechen und diese in die allgemeinen Entwicklungen im Bereich Smart Energy einordnen.

Die vollständig vernetzte Smart Town Fujisawa als nachhaltige Stadt von morgen

Eine rundum vernetzte Smart City in neuem Ausmaß wird derzeit in Japan geplant und realisiert. Der Elektronikkonzern Panasonic verwirklicht in Fujisawa (eine Stadt südlich von Tokio) eine komplett vernetzte und klimafreundliche Musterstadt, welche ihren Strombedarf selbst decken kann und schlüsselfertig mit allen Funktionen vom Unternehmen errichtet wird, wie Welt Online berichtet. Bei dem Projekt mit dem Titel „Fujisawa Sustainable Smart Town“ (Fujisawa SST) arbeiten laut Angaben von Panasonic neun führende Unternehmen (siehe Beschreibung) mit der Stadt Fujisawa zusammen, um die innovative Smart Town für 1000 Haushalte bis März 2014 zu errichten. Komplett fertiggestellt sein soll die Smart Town bis 2018.

Den Standort für die Realisierung stellt das unbebaute Grundstück auf dem ehemaligen Fabrikgelände von Panasonic dar. Die Planung für die Smart Town beinhaltet eine effiziente Nutzung von Energie durch eine Reihe von energiesparenden Technologien und neuen Lösungen, welche die Energieerzeugung, -speicherung und -verteilung beinhalten. Geplant ist die Installation von Systemen zur Solarenergieerzeugung und von Speicherakkus in der gesamten Stadt, was die Wohnhäuser, verschiedene Einrichtungen und öffentliche Bereiche mit einschließt.

Eine wichtige Funktion kommt in der Thematik natürlich vor allem der Speicherung der Energie zu, da das Energieangebot aus der Sonnen- und Windkraftproduktion schwankt. Durch Rechner wird der Stromfluss gesteuert, damit immer ausreichend Energie im System vorhanden ist. Ein Video von Panasonic gibt dazu einen Einblick in die Planung:

Insgesamt soll die Stadt in mehreren Funktionsebenen aufgebaut werden. Auf der unteren Ebene steuern Zentralrechner das Energie- und Informationsnetz, welches sich auf der mittleren Ebene befindet. Dieses lenkt wiederum die einzelnen Schaltzentralen in den Häusern auf der oberen Ebene. Auch die Computer in den Häusern werden von dem Zentralrechner gelenkt, welche dann über Internetfernseher als Schaltzentrale jegliche Haushaltsgeräte steuern sollen, wie Welt Online schreibt.

Die Bauweise umfasst Fertighäuser des konzerneigenen Anbieters PanaHome. Auf den Dächern der Häuser wird über Solaranlagen Elektrizität erzeugt, welche dann in Abhängigkeit von dem Bedarf verbraucht, ins Netz gespeist oder in Akkus gespeichert wird. Ebenfalls werden Brennstoffzellen installiert, die nachts und bei Bewölkung aus Wasser- und Sauerstoff sauberen Strom und aus der Prozesswärme heißes Wasser gewinnen.

Die Ausstattung der Häuser beinhaltet intelligente und vernetzte Technologien. Das Spektrum umfasst dabei unter anderem mit Licht- und Bewegungssensoren sowie mit dem Internet vernetzte Klimaanlagen, die Helligkeit nach dem Umgebungslicht regulierende Lampen oder auch ein eigenes Energiemanagementsystem. Alle diese genannten Technologien werden laut Welt Online von Panasonic entwickelt und bereit gestellt.

Nach SmartPlanet umfasst die Planung unter anderem folgende „grüne“ Elemente für das Gebiet:

–  A “green axis” of vegetation through the town

–  “Wind paths” that take the wind’s direction into consideration

–  Electric vehicle charging and sharing infrastructure

–  Urban planning scenarios that accommodate for all this car sharing and energy storage

–  In the home, smart appliances and energy generation and storage hardware

–  Energy generation and storage infrastructure for public buildings and places

–  Health: medical facilities, senior centers and a pedestrian-friendly layout

Hintergrund der Planungen ist das Bestreben des Konzerns, der grünste und nachhaltigste Anbieter in der Branche für Umwelt- und Energiespar-Technologien zu werden. Daher sollen die bisher einzeln verkauften Produkte zu einem Systemangebot verbunden werden und zukünftig in Form solcher Komplettsysteme für das Energiesparen, die Energiespeicherung und das Energiemanagement für Einzelhaushalte oder wie in Japan für ganze Städte angeboten werden. Weitere Hintergründe über den Wandel in der Ausrichtung des Konzerns finden sich in dem Artikel von Welt Online.

Eine bedeutende Rolle spielt für die Entwicklung auch das große Bevölkerungswachstum in Asien, welches die schnelle Entwicklung neuer Städte erfordert. Daher setzt Panasonic laut eigenen Angaben direkt auf die Entwicklung einer Smart City in vollem Maßstab, anstatt abzuwarten und einzelne Pilotprojekte oder technische Demonstrationen durchzuführen.

Die Entwicklung im Bereich des Energiesparens und -managements auf dem Wohnungsmarkt gestalten in Japan übrigens neben Elektronikkonzernen wie Panasonic auch Autokonzerne mit, welche eigene Fertighaussparten besitzen. So verweist Welt Online auf das Beispiel der „Toyota City“, wo Toyota den Einsatz von Hybridautos als dezentrale Energiespeicher für Ökostrom testet, ebenso wie das „Nissan Smart House 2012“, bei dem in einem Prototyp Solarzellen auf dem Hausdach Strom produzieren, der dann in dem Autoakku gespeichert wird und zwei Tage das Haus mit Strom versorgen soll.

Das Projekt Fujisawa Sustainable Smart Town zeigt, wie weit fortgeschritten die möglichen Technologien im Bereich der Smart Cities und smarter Energieversorgung bereits sind. Im Vergleich zu dem Projekt T-City in Friedrichshafen lassen sich natürlich ganz andere Möglichkeit entfalten – unabhängig davon inwieweit sich die geplante Umsetzung in der Form technisch realisieren lässt.

In Fujisawa entsteht eine komplett neue Smart Town, in der die Planung direkt auf die neuen Technologien und smarte Energieversorgung ausgelegt sind. In Friedrichshafen dagegen hat das Projekt zum Ziel, eine bereits bestehende Stadt nachzurüsten und zu versuchen, Potenziale auszubauen. Dort werden daher viele Einzelmaßnahmen umgesetzt im Gegensatz zu dem Komplettsystem in Fujisawa.

Dennoch sind beide Ansätze bedeutend – sowohl die Entwicklung komplett neuer Smart Cities mit entsprechenden Technologien als auch die Ausstattung und Aufrüstung bestehender Städte und Haushalte. Denn dort wird sich auch in Zukunft viel Nachholbedarf ergeben. Unklar ist, ob Themen wie der hier vielfach diskutierte Datenschutz und entsprechende Umsetzungsprobleme bei der Planung in Fujisawa ebenfalls eine Rolle spielt. Insgesamt bleibt abzuwarten, welche Erfahrungen und Möglichkeiten sich aus dem zukunftsfähigen Projekt der neuen Smart Town gewinnen lassen!

Dialogforum “Marktentwicklung von Smart-Metering in Deutschland” am 05.10.2011 (Berlin)

Am 05.10.2011 fand in Berlin das Dialogforum “Marktentwicklung von Smart-Metering in Deutschland” statt. Die Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) ermöglichte dabei den Teilnehmern einen Überblick über die aktuelle Marktentwicklung in dem Bereich Smart Metering. Vertieft werden sollten laut der Veranstaltungshomepage folgende Fragen:

–  Welche Bedeutung hat Smart Metering bei der Erreichung der energiepolitischen Ziele?

–  Wie entwickeln sich Technologien, Anwendungsbereiche und die Verbreitung von Smart Metering?

–  Inwieweit erfüllen die bisherigen Praxiserfahrungen mit Smart Metering die Erwartungen in Bezug auf Endenergieeinsparung und Flexibilisierung der Nachfrageseite?

–  Welche Erfahrungen bestehen in anderen Ländern?

Das Programm der Veranstaltung gliederte sich in drei Blöcke. Zu Beginn wurden grundlegendere Themen wie die Rahmenbedingungen und Zielsetzungen zur Nutzung von Smart Metering in Deutschland, die Erwartungen, Akzeptanz und Stromeinsparpotenziale in Verbindung mit dem Endkunden oder auch eine verbraucherorientierte Software zur innovativen Kundenansprache thematisiert.

Im Anschluss erfolgte unter dem Titel „Praxischeck I: Wie flexibel ist die Last? Lastverschiebungspotenziale und variable Tarife“ unter anderem eine Vorstellung von Geschäftsmodellen und der Marktentwicklung im Bereich Smart Metering aus Sicht der Energiewirtschaft sowie des Zusammenspiels smarter Systeme zur Realisierung
einer optimierten Nachfrage.

Im dritten Block mit dem Titel „Praxischeck II: Wie sieht der zukünftige Markt für Smart Metering aus? Wer sind die Treiber?“ stellte Kathrin Humboldt in ihrem Vortrag „Einsatz von Smart Metering in der T-City Friedrichshafen.“
die Inhalte und die Umsetzung des Projekts Smart Metering im Rahmen von T-City vor. Dabei sprach sie neben dem Projektsetting auch Ergebnisse einer Kundenbefragung zu Aspekten der Projektumsetzung an.

Weitere Informationen zu dem Programm ebenso wie die Vortragsfolien können auf der Veranstaltungshomepage eingesehen werden. Auf der Projekthomepage der T-City Friedrichshafen gibt es zudem Informationen zu dem Themenbereich „Energie“ sowie der Projektbeschreibung zu Smart Metering.

T-City mit Preis für “Corporate Responsibility” ausgezeichnet

Die Deutsche Telekom wurde im Rahmen der „IX Jornadas Internacionales de Benchmarking en Responsabilidad Corporativa“ (Internationale Konferenz zur Bewertung und Vergleichbarkeit von  “Corporate Responsibility”) vom Wirtschaftsverband „Club de Excelencia en Sostenibilidad“ in Tarragona/Spanien mit dem Internationalen Preis für verantwortungsvolles Handeln im Bereich IKT und Nachhaltigkeit für das Projekt  „T-City – Wir leben Zukunft“ ausgezeichnet.

Übergeben wurde der Preis an Luis Neves, dem Vize-Präsideten des Bereichs “Corporate Responsibility”. Neves betonte, dass die positiven Auswirkungen des Projektes, quer durch alle Lebensbereiche einer Stadt, Hoffnung für die nachhaltige Entwicklung unserer Gesellschaft machen. Bemerkenswert sei zudem, dass nicht nur die öffentliche Verwaltung am Projekt partizipiert und profitiert, sondern auch die Bürger entscheidend an der Weiterentwicklung von „T-City“ beitragen.

In diesem Jahr wurden die teilnehmenden Unternehmen dazu aufgerufen, ihre Projekte zum Thema IKT und Nachhaltigkeit vorzustellen. Neben der Telekom präsentierten Unternehmen wie u.a. Vodafone, BSH und SanMiguel ihre IKT-Projekte zur Reduktion von CO²-Emissionen, der Verbesserung von Produktionsabläufen und der effizienteren Energienutzung.

Während der zweitägigen Konferenz wurde diskutiert und erörtert – unter der Berücksichtigung der Ziele des EU-Projekts „Digital Europe“ – was der Beitrag von IKT zu einem nachhaltigerem Wirtschaften sein kann. Der Austausch von Erfahrungen und die Präsentation von Projekten über das Thema IKT und Nachhaltigkeit standen hierbei im Mittelpunkt mit dem Ziel, die  “Corporate Responsability” und den gesellschaftlichen Fortschritt zu fördern und zu unterstützen.

Ausgerichtet wurde die Konferenz vom „Club de Excelencia en Sostenibilidad“, einem Wirtschaftsverband von in Spanien (u.a. Vodafone, BASF, Ericsson) tätigen Unternehmen, die sich zu einem nachhaltigen Wachstum im ökonomischen, ökologischen und sozialen Sinne bekennen.