1. Vorwort und Definition

Aus den mir übermittelten Arbeiten zum Thema Demand Side Management (kurz “DSM”) sollen die wesentlichen Informationen zusammengefasst werden. Zuvor eine kurze Definition, was DSM im Allgemeinen bedeutet und welche Ziele es verfolgt.

1.1 Demand Side Management

Diese Programme des Load Management (Überbegriff) beschäftigen sich damit, die Energienutzungsroutine auf Nachfrageseite so zu verändern, dass Spitzenwerte zu Belastungstiefs des Stromnetzwerkes stattfinden und der Verbrauch generell gesenkt wird. Dadurch können Ausbauten des Stromnetzwerks (und damit verbundene Inves- Grafik1: Übersicht über mögliche Load Shapes und deren An- titionen)verringert werden, was auch die Errichtung passung von neuen Kraftwerken betrifft. Studien zeigen einen Zusammenhang des Strom-In einem Stromnetzwerk müssen sich Angebot und verbrauchs mit der Größe des Haushalts und dem Nachfrage die Waage halten, ein Ungleichgewicht Alter der Personen, aber der Pro-Kopf-Verbrauch führt zu Netzinstabilitäten, bis hin zu Ausfällen. Die ist in einem großen Haushalt geringer als bei “Sin-Gesamtproduktion und Zurverfügungstellung von gles”.

Energie (resp. Strom) richtet sich nach dem Nachfragespitzenwert (mit einem gew. Abwei-Die Schwierigkeit besteht darin, allgemein gültige chungspuffer und Reserven). Einige Kraftwerke (energierelevante) Aspekte zur Einteilung von können herunter gefahren werden, andere nur ge-Haushaltstypen zu finden: So verbrauchen beisdrosselt, wieder andere werden durch natürliche pielsweise alte Geräte wesentlich mehr Energie als Parameter bestimmt: Wind- und Solarkraft. neue (vgl. Effizienzklassen), da ihr Lastgang mehr und höhere Spitzen aufweist. DSM greift nun in verschiedenster Weise beim 2. Smart Metering Verhalten der Verbraucher an. Die sog. Demand Response steuert beispielsweise den Umgang mit er Speicherung von Energie, wie es etwa in Was-Es existiert viel Energiesparpotenzial durch intelliserkraftwerken der Fall ist: Bei Stromüberschuss gente Zähler und deren ganzheitliche Einbindung, wird Wasser in den Speicher (resp. Stausee) ge-vor allem ist es notwendig, den Kunden in die Enpumpt und bei hoher Nachfrage abgelassen. Eine twicklung eines aktiven Verteilernetzes zu integritechnologisch neuartige, aber sehr teure, und eren: Es werden neue Prozessabläufe bezüglich technische aufwändige Variante arbeitet mit su-Abrechnung, Belieferung und Informationsbereitpraleitende Spulen, die Energie in ihrem Magnetstellung geschaffen.

feld (quasi verlustfrei und unendlich lange) speichern können. Ein Smart Meter ohne Einbindung in ein ganzheitliches Konzept stellt keinen Mehrgewinn dar. Der 1.2 DSM Programm Planung intelligente Zähler muss an einen Kommunikationskanal angeschlossen sein, der einerseits alle Load Management gliedert sich grob in 5 Teile. An gesammelten Informationen weiterleitet und andererster Stelle steht das sog. Load Research, in deserseits beispielsweise Tarifinformationen dem Kunsen Rahmen Marktumfragen, Belastungsprofile und den zukommen lässt. Kostenrechnungen erstellt werden. Danach beschließt man, auf welche Weise die Lastkurve Bisherige Verbrauchs- und Grundgebührenam besten beeinflusst werden sollte. Dafür gibt es berechnungen richten sich nach Anwendung von mehrere Möglichkeiten, siehe Grafik 1. In den Lastprofilverfahren: Das synthetische prognostiziert nächsten Schritten einigt man sich auf die beste zukünftigen Gesamtverbrauch (geschätzt), auf-Implementierungsstrategie, Anwendungen, die für bauend auf Standardlastprofilen (von 3/4 der den Verbraucher in Frage kommen, welche tech-Netzbetreiber verwendet - Abweichungen werden nologische Optionen vorliegen und was sich am pauschalisiert). Das analytische überträgt das besten rechnet. In weiterer Folge setzt man das Risiko von Ausgleichsenergiebezügen vom Anbi-Programm um, hält Rücksprache mit dem Kunden eter auf den Stromlieferanten (bei Abweichungen und Evaluiert die Ergebnisse.

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der Prognose in Viertelstunden scharfen Ver-steigerung des gesamten Energiesystems beitrabrauchswerten). gen. Sog. Load Management Potenziale zur Regelleistungsbereitstellung werden ermittelt: Intelligente, vernetzte Zähler haben hier einige Die Energiepolitik und Strompreise spielen dabei Vorteile: Eine zeitnahe, auf den Kunden abges-eine nicht unwesentliche Rolle. timmte Verbrauchsinformation (tatsächliche Ver-

brauchswerte und Zuordnung zum Lieferanten), kürzere Abrechnungszeiträume und das Angebot flexibler Tarife, die sich nach tatsächlicher Last richten. Der Verbraucher muss auf die Erzeugung abgestimmt werden, Smart Meter sind der erste Schritt zu sog. Smart Grids. Im analytische Lastprofil können so die Überspeisung um 1/3 und die Unterspeisung um 1/2 gesenkt werden.

Smart Meter liefern lediglich den Gesamtverbrauch eines Haushalts, daher ist es wichtig, den Kunden einzubinden, um etwaige Effizienzsteigerung aus- Grafik2: Bedarf an zusätzlicher Regelleistung - (c)Marian findig machen zu können. Der Verbraucher muss Klobasa/DENA-Netzstudie 2005 motiviert werden, Energie zu sparen, dazu muss ihm sein Verbrauch und die damit verbundenen Technische Potenziale zeigen verlagerbare Lasten Kosten bekannt sein. Hier nicht diskutiert wurde die auf, sie erfordern umfassende Analyse des Frage nach ausreichendem Datenschutz. Strombedarfs, um flexible (abschaltbare, unterbrechbare, speicherbare) Anwendungen zu identi- 3.Energiereserven fizieren. Ökonomische Potenziale schränken technische weiter ein, sie beinhalten Faktoren wie

Jedes Stromnetz hat in der Regel 3 Reserveopetwa auftretende Kosten (Anfangsinvestitionen,

tionen, die zum Ausgleich von Überlastung bzw. zu Aktivierungskosten, Personal- und Materialkosten

hoher Nachfrage benützt werden, Stromlieferanten etc.) und zusätzlichen Aufwand. Realisierbare Po-

sind verpflichtet, zumindest teilweise Reserven zur tenziale schränken die Möglichkeiten weiter ein:

Verfügung zu stellen, wenn diese angefordert wer-Hierbei werden Marktunvollkommenheit und an-

den. Es gibt primäre, sekundäre und tertiäre Redere Hemmnisse (Unsicherheit und Vorbehalt auf

serven, welche unterschiedlich schnell aktiviert Seiten der Anwender, fehlende Zeitverfügbarkeit

werden können: Primäre innerhalb von 30 Sekunetc.) berücksichtigt.

den (werden zum Frequenzerhalt benützt), se-kundäre benötigen bis zu 15min (stabilisieren Un-In Deutschland liegen für Lastmanagement geeig-

gleichgewicht) und tertiäre werden im Notfall (bei nete Anwendungen vor allem in der energieinten-

starkem Ungleichgewicht und Überlastung) ab

siven Metall- und Chemieindustrie: Siehe Grafik 3.

15min zugeschaltet - sog. Minutenreserven, die für Das theoretisch ermittelte Potenzial ist Tages- und

sehr wenig Aktivierungsdauer pro Jahr recht gün-Jahreszeit abhängig: Genauere Datenübersicht

stig sind. siehe Grafik 4.

3. Bereitstellung an Regelenergie 3.1 Abschätzung anfallender Kosten

Um fluktuierendem Einspeisungscharakter (von

Zu den Anfangsinvestitionen in Zähler- und Kometwa Erneuerbaren) gegenzusteuern, herrscht Re-munikationsstruktur (Smart Metering/Smart Grids) gelungsbedarf im Energiesystem, dieser kann auch

kommen laufende Kosten für Aktivierung von von Seiten der Nachfrage kommen. Vor allem die

Lastmanagement-Potenzialen hinzu, diese hängen Industrie stellt bereits nachfrageseitige Potenziale

i.d.R. Von 3 Parametern ab: zur Verfügung, im Gewerbe- und Dienstleis-tungssektor gibt es noch einige offene Möglich-

Kostenstruktur der Branche (Stromkosten und fixe keiten (z.B. Kälteanwendungen und Klimatisie-

Kosten), Erlösmöglichkeiten für das Produkt, Ausrung).

lastung der vorhandenen Anlagenkapazität. Es empfiehlt sich eine Wochenplanung, die täglich Bis zu 25% der Windleistung weist etwa der An-

angepasst werden kann. stieg des Regelungsbedarfes auf (bei day-ahead Planung), siehe Grafik 2. Je kurzfristiger Regelleis-

Ist der Produktionsprozess flexibel und werden im tung zur Verfügung gestellt wird, desto teurer wird

Vergleich zu den Strombezugspreisen hohe Preise sie vergütet, daher kann die Bereitstellung von kostengünstiger Regelungskapazität zu Effizienz-

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für die Bereitstellung von Minutenreserven gezahlt, Norwegen: Spitzenlast 17300MW, LM-Potenzial ist Lastmanagement sehr attraktiv. Siehe Grafik 5. >1500MW (Q: Statnett 2007) In Norwegen wird Lastmanagement bereits als Reserveleistung geboten, sodass aus den Marktdaten Finnland: Spitzenlast 14000MW, LM-Potenzial das Potenzial abgeschätzt werden kann. >1280MW (Quelle: VTT 2005)

In Finnland wurde eine Befragung der Industrie

durchgeführt: Kosten und Leistung siehe Grafik 6/7.

Grafik 3: Für Lastmanagement geeignete Branchen und Anwendungen - (c)Marian Klobasa/Armbrüster 2005

Potenziale können gut in die Reservemärkte ein- Grafik4: Theoretisch ermittelte Potenziale der Industriesparten - gebundenwerden. Anlagenpooling kann den Ver- (c)MarianKlobasa

waltungsaufwand reduzieren. 25MW Mindestleis-

Windkraft die Kapazitäten sowohl küstennahe als Grafik 5: Kosten-Potenzial-Kurve für Lastmanagement der deut-

auch-fern wachsen. Gleichzeitig muss auch die

schen Industrie - (c)Marian Klobasa

notwendige Netzinfrastruktur zur Integration und Balance neuer Windkraftwerke gewährleistet sein.

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