Die Energiewirtschaft steht vor einem grundlegenden Veränderungsprozess, der vom Umfang als Paradigmenwechsel bezeichnet werden muss. Der weltweit ansteigende Energieverbrauch bei gleichzeitigem Rückgang der Verfügbarkeit fossiler Energieträger hat in den vergangenen Jahrzehnten zu einem stetigen Anstieg der Energiepreise geführt. Für Länder mit einer hohen Energieimportquote steigt das Versorgungsrisiko durch eine wachsende Abhängigkeit.
Um die Abhängigkeiten von Energieimporten zu reduzieren und dem Trend entgegenzuwirken werden seit einigen Jahrzehnten in hohem Maße Erneuerbare Energien (EE) sowohl national als auch international gefördert. Hierzu wurde in Deutschland durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und die Liberalisierung der Energiewirtschaft der Grundstein gelegt. Das ursprünglich für das Jahr 2010 ausgegebene Ziel des Anteils der EE von 4,2% wurde mit knapp 16% um ein Vielfaches übertroffen. Neben dem Wandel der Energieträger nimmt auch der dezentrale Charakter der Erzeugerstruktur zu. Windkraft- und Photovoltaikanlagen sind darüber hinaus durch eine stochastische Einspeisungs-charakteristik und eine fehlende Steuerbarkeit gekennzeichnet.
Derzeit werden Abweichungen von Energie- und Nachfrageprognosen im Versorgungssystem durch den Einsatz von Regelleistungen konventioneller Kraftwerke ausgeglichen. Der geplante Ausbau der EE wird zu weiterem Ausgleichsbedarf führen. Aus volkswirtschaftlicher Sicht ist die derzeitige Problemlösung in vielerlei Hinsicht optimierungsbedürftig. Gleichzeitig stellen ehrgeizige Energieeffizienzziele hohe Anforderungen an das zukünftige Energiesystem.
Ziel dieser Arbeit ist die Analyse des Potentials eines dezentralen Energiemanagements in Bezug auf eine aus volkswirtschaftlicher Sicht optimierungsbedürftigen Ausregelung von Angebot und Nachfrage und der Erreichung zukünftiger Anforderungen an das Energiesystem. Dabei soll insbesondere die Rolle des Smart Meterings bei der Zielerreichung untersucht werden.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Motivation und Rahmenbedingungen
- 1.2 Ziele und Abgrenzung
- 1.3 Vorgehen
- 2 Elektrische Energieversorgung in Deutschland
- 2.1 Wirtschaftliche Rahmenbedingungen
- 2.1.1 Erzeugung
- 2.1.2 Distribution
- 2.1.3 Regelenergie
- 2.1.4 Handel und Vertrieb
- 2.1.4.1 Strombörsen
- 2.1.4.2 Strommärkte für Endverbraucher
- 2.2 Rechtliche Rahmenbedingungen
- 2.2.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz
- 2.2.2 Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz
- 2.2.3 Energieeffizienzrichtlinien
- 3 Energiesystemanforderungen
- 3.1 Motivation und Anreize der Marktrollen
- 3.1.1 Energielieferant
- 3.1.2 Endverbraucher
- 3.1.3 Dezentrale Erzeuger
- 3.1.4 Netzbetreiber
- 3.1.5 Messstellenbetreiber / Messdienstleister
- 3.2 Energiepolitische Motivationen
- 3.3 Anforderungen
- 3.3.1 Versorgungssicherheit
- 3.3.2 Umweltverträglichkeit
- 3.3.3 Wirtschaftlichkeit
- 4 Dezentrales Energiemanagement
- 4.1 Grundlagen
- 4.2 Erzeugungsmanagement
- 4.3 Lastmanagement
- 4.4 Voraussetzungen
- 4.4.1 Smart Grid
- 4.4.2 Smart Metering
- 4.4.3 Intelligente Geräte
- 5 Potentialanalyse
- 5.1 Lastmanagement
- 5.2 Erzeugungsmanagement
- 5.3 Ausgleichsbedarf
- 5.3.1 Szenario 2010
- 5.3.2 Szenario 2020
- 5.4 Bewertung
- 6 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit analysiert das Potential von dezentralem Energiemanagement zur Optimierung des Ausgleichs von Energieangebot und -nachfrage im deutschen Stromnetz, insbesondere im Hinblick auf den steigenden Anteil erneuerbarer Energien. Ein Fokus liegt auf der Rolle von Smart Metering bei der Zielerreichung.
- Analyse der wirtschaftlichen und rechtlichen Rahmenbedingungen der deutschen Energieversorgung.
- Untersuchung der Anforderungen an ein zukunftsfähiges Energiesystem angesichts fluktuierender erneuerbarer Energien.
- Bewertung des Potentials von dezentralem Energiemanagement zur Last- und Erzeugungsverlagerung.
- Detaillierte Untersuchung der Rolle von Smart Metering bei der Umsetzung eines dezentralen Energiemanagements.
- Ermittlung des Ausgleichsenergiebedarfs anhand konkreter Szenarien.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit beleuchtet den Paradigmenwechsel in der Energiewirtschaft aufgrund steigenden Energieverbrauchs, knapper werdender fossiler Brennstoffe und des Klimawandels. Sie beschreibt die Herausforderungen der Integration fluktuierender erneuerbarer Energien und die Notwendigkeit eines aktiven Energiemanagements mithilfe von Smart Metering.
2 Elektrische Energieversorgung in Deutschland: Dieses Kapitel analysiert die wirtschaftlichen und rechtlichen Rahmenbedingungen der deutschen Energieversorgung. Es beschreibt die verschiedenen Stufen der Wertschöpfungskette, die Erzeugungsstrukturen, den Aufbau des Stromnetzes, die Bedeutung von Regelenergie und die Rolle des Stromhandels. Der zunehmende Anteil erneuerbarer Energien und die damit verbundenen Herausforderungen werden hervorgehoben.
3 Energiesystemanforderungen: Das Kapitel untersucht die Motivationen der verschiedenen Marktrollen (Energielieferanten, Endverbraucher, dezentrale Erzeuger, Netzbetreiber, Messstellenbetreiber) und des Gesetzgebers für den Wandel zum Smart Grid. Es definiert die Anforderungen an ein zukünftiges Energiesystem hinsichtlich Versorgungssicherheit, Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit.
4 Dezentrales Energiemanagement: Dieses Kapitel beschreibt die Grundlagen des dezentralen Energiemanagements, die Komponenten eines intelligenten Netzes (Smart Grid) und die Bedeutung von Smart Metering. Es erklärt die Funktionsweise des Erzeugungs- und Lastmanagements und die Voraussetzungen für deren erfolgreiche Implementierung, u.a. durch den Einsatz intelligenter Geräte und der Kommunikationsinfrastruktur.
5 Potentialanalyse: Das Kapitel analysiert das Potential des Last- und Erzeugungsmanagements zur Reduktion des Ausgleichsenergiebedarfs anhand von Szenarien für 2010 und 2020. Es werden verschiedene Energieanwendungen im Haushaltssektor untersucht und ihr Potential zur Lastverlagerung quantifiziert. Der Einfluss von Smart Metering und variablen Tarifen wird hervorgehoben.
Schlüsselwörter
Smart Metering, Dezentrales Energiemanagement, Erneuerbare Energien (EE), Regelenergie, Ausgleichsenergie, Lastmanagement (Demand Side Management - DSM), Erzeugungsmanagement, Smart Grid, Variable Tarife, Echtzeit-Preisgestaltung (RTP), Energieeffizienz, Versorgungssicherheit, Volkswirtschaftlichkeit, EEG, KWKG, EnWG.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Analyse des dezentralen Energiemanagements
Was ist der Gegenstand dieser Arbeit?
Diese Arbeit analysiert das Potential von dezentralem Energiemanagement zur Optimierung des Ausgleichs von Energieangebot und -nachfrage im deutschen Stromnetz, insbesondere im Hinblick auf den steigenden Anteil erneuerbarer Energien. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Rolle von Smart Metering.
Welche Themen werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit behandelt die wirtschaftlichen und rechtlichen Rahmenbedingungen der deutschen Energieversorgung, die Anforderungen an ein zukunftsfähiges Energiesystem, das Potential von dezentralem Energiemanagement zur Last- und Erzeugungsverlagerung, die Rolle von Smart Metering, und die Ermittlung des Ausgleichsenergiebedarfs anhand konkreter Szenarien.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in sechs Kapitel: Einleitung, Elektrische Energieversorgung in Deutschland, Energiesystemanforderungen, Dezentrales Energiemanagement, Potentialanalyse und Zusammenfassung und Ausblick. Jedes Kapitel behandelt spezifische Aspekte des Themas, beginnend mit der Motivation und den Rahmenbedingungen bis hin zur detaillierten Potentialanalyse und Schlussfolgerungen.
Welche wirtschaftlichen und rechtlichen Rahmenbedingungen werden betrachtet?
Die Arbeit analysiert die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen der Energieerzeugung, -verteilung, -regelung und des Handels, sowie die rechtlichen Rahmenbedingungen, einschließlich des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG), des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes (KWKG) und der Energieeffizienzrichtlinien. Der Einfluss dieser Rahmenbedingungen auf die Integration erneuerbarer Energien wird untersucht.
Welche Rolle spielt Smart Metering?
Smart Metering spielt eine zentrale Rolle in der Arbeit. Es wird als Schlüsseltechnologie für die Umsetzung eines dezentralen Energiemanagements betrachtet und seine Bedeutung für die Last- und Erzeugungsverlagerung, sowie die Reduktion des Ausgleichsenergiebedarfs wird detailliert untersucht.
Wie wird das Potential des dezentralen Energiemanagements bewertet?
Das Potential des dezentralen Energiemanagements wird anhand einer Potentialanalyse bewertet, die Szenarien für 2010 und 2020 betrachtet. Die Analyse umfasst die Untersuchung des Last- und Erzeugungsmanagements und die Quantifizierung des Reduktionspotentials des Ausgleichsenergiebedarfs.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt der Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Smart Metering, Dezentrales Energiemanagement, Erneuerbare Energien (EE), Regelenergie, Ausgleichsenergie, Lastmanagement (Demand Side Management - DSM), Erzeugungsmanagement, Smart Grid, Variable Tarife, Echtzeit-Preisgestaltung (RTP), Energieeffizienz, Versorgungssicherheit, Volkswirtschaftlichkeit, EEG, KWKG, EnWG.
Welche konkreten Szenarien werden analysiert?
Die Potentialanalyse betrachtet zwei Szenarien: Szenario 2010 und Szenario 2020. Diese Szenarien dienen dazu, den Ausgleichsenergiebedarf unter verschiedenen Bedingungen zu ermitteln und das Potential des dezentralen Energiemanagements zu quantifizieren.
Für welche Zielgruppe ist diese Arbeit bestimmt?
Diese Arbeit richtet sich an Personen, die sich akademisch mit der Energiewende, dem Smart Grid und dem dezentralen Energiemanagement befassen. Sie ist für Studenten, Wissenschaftler und Fachleute im Bereich der Energietechnik und -wirtschaft relevant.
- Citation du texte
- Dipl. Wirtschaftsinformatiker (FH) und Dipl. Kaufmann (FH) Christian Schäfer (Auteur), 2011, Dezentrales Energiemanagement. Potentiale des Smart Meterings, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/173100
