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Dipl.-Phys. Andreas Kießling wiss.-techn. Projektleiter moma MVV Energie AG SECHZEHNTES KASSELER SYMPOSIUM ENERGIE-SYSTEMTECHNIK 2011 6. + 7. Oktober 2011,

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  • Folie 1
  • Dipl.-Phys. Andreas Kieling wiss.-techn. Projektleiter moma MVV Energie AG SECHZEHNTES KASSELER SYMPOSIUM ENERGIE-SYSTEMTECHNIK 2011 6. + 7. Oktober 2011, Kassel, Fraunhofer IWES E-Energy-Projekt Modellstadt Mannheim OGEMA Dezentrales Energiemanagement im Praxistest
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  • Paradigmenwechsel sowie Strkung regionaler und nachhaltiger Konzepte Begriffe zum intelligenten Energiesystem Zellulares Systemmodell Neue Rahmenbedingungen im Verteilungsnetz Systemmodell zum Objektenergiemanagement OGEMA als Dienstevermittlungsumgebung fr Verbindung mit bidirektionalen Energiemanagementsystemen in den Objekten moma - Praxistests Agenda
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  • 3 Verteilte Energiegewinnung und steuerung zentral und dezentral Energiemanagementsysteme (zentral & dezentral) optimieren Energiestrme Aktive Rolle von Kunden und Strkung Wertschpfung in Regionen Kommunikationstechnik als Basis fr neue Dienstleistungen an den Kunden Zentrale Energiegewinnung und zentrale Steuerung Passive Rolle des Kunden und wenig regionale Wertschpfung Kaum Kommunikation/Interaktion in den Verteilungsnetzen Paradigmenwechsel mit Energiewende Strkung nachhaltiger, regionaler und wettbewerblicher Konzepte Lineare Wertschpfungsstufen Vernetzte Wertschpfungsstufen Evolution zum Internet der Energie
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  • Ziel: 100 % Erneuerbare Energien (EE), Erhhung Energieeffizienz Anforderung: Beherrschbare Kosten fr Brger und Wirtschaft und Erhaltung Versorgungssicherheit Manahmen und neue Chancen: Erschlieung aller zentralen und dezentralen Chancen (EE, KWK und Speicher) mit engerer Verbindung regionaler Versorger und Kommunen Verbesserung der wirtschaftliche Position von Brgern und Kommunen als eigenstndig handelnde Teilnehmer im Energiemarkt Ausgleich schwankender Erzeugung mit neuen Flexibilitten und Speichern bei sinkendem Anteil fossiler und nuklearer Erzeugung Versorgungssicherheit durch Diversifizierung Erzeugung / Steuerung Energieeffizienz durch spartenbergreifendes Denken fr Strom, Wrme und Gas, Senkung Transportverluste durch regionale Mechanismen Energieeffizienz in Kundenobjekten mit neuen Chancen aus der Verbindung von Energielieferung und -dienstleistung Neue IKT-gesttzte Formen der Netzfhrung bei hherer Volatilitt der Energieflsse und hherer Komplexitt der zu steuernden Elemente neue Chancen fr Verteilungsnetzbetreiber beim Betrieb notwendiger Infrastrukturen Paradigmenwechsel mit Energiewende
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  • Begriffe zum intelligenten Energiesystem Domnen und Systemgrenzen Regional- mrkte Akteure im Energie- Markt Gro- handels- mrkte ber- tragungs- netz Verbundene Objekte Verbundene Unterobjekte Zentrale Energie- gewin- nungs- anlagen Gate- way Ein- Speisung DEA Energie- nutzung Objekt- gerte Gate- way Ein- speisung Objekt- erzeug. Kernkraft Fossil Erneuerbare 1) & 2) Vertei- lungs- netz Zentral Vertei- lungs- netz Dezentral Ein- Speisung DEA Energie- nutzung Anlagen im Netz Energie- nutzung Objekt- gerte Ein- speisung Objekt- erzeug. Ausbau eines erweiterten Energieinformationsnetzes Ein- speisung Zentrale Erzeuger Ein- speisung Zentrale Erzeuger Energie- nutzung Anlagen im Netz
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  • Domnenkategorien und Wirkungsdomnen im Energiesystem Domnenkategorie Energiegewinnungsanlagen Domnenkategorie Stromnetze Domnenkategorie Netznutzerobjekte (Anschlussobjekte) Domnenkategorie Energienutzungseinrichtungen Domnenkategorie Energiemarkt Wirkungsdomne Systembereich mit definierten Grenzen, in dem die Aktivitt eines Anwendungsfalles abluft, mit dem eine grobe Einteilung des gesamthaften Energiesystems (Smart Grid) anhand des physikalischen Stromflusses bzw. der informationstechnischen Verbindungen vorgenommen werden kann. Begriffe zum intelligenten Energiesystem Domnen und Systemgrenzen
  • Folie 7
  • Smart Grid adressiert die Vernetzung von Erzeugung, Speicherung, Verbrauch und Netzbetriebsmitteln mittels Informations- und Kommunikationstechnologie zum Zwecke der Automatisierung von Netz- und Marktprozessen bis hin zum Endkunden Ziel der Automatisierung ist die Beherrschung komplexerer Markt- und Netzregelkreise zur Ausbilanzierung von Erzeugung und Verbrauch durch Einbeziehung volatilerer sowie kombinierter zentraler und dezentraler Erzeugung Regelkreise sind geprgt durch interne und bergeordnete Zieldefinitionen (Markt- und Netzrahmen), Messeinrichtungen, Stell- und Steuereinrichtungen sowie Reglern zur Bestimmung von Manahmen bei Abweichungen (Automaten) Regelkreise im Elektrizittsmarkt abgebildet durch Bilanzierungs-, Liefer- und Ausgleichprozesse Regelkreise im Elektrizittsnetz abgebildet durch Kennwerte der Powerqualitt, Netzflsse, Kontrolle Powerqualitt, Systemdienstleistungen bei Abweichungen Beherrschung volatilerer sowie kombinierter zentraler und dezentraler Erzeugung Begriffe zum intelligenten Energiesystem Aufgabenstellung
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  • Anforderung 1: Messeinrichtungen sowie Gerte und Anlagen als Stell- und Steuereinrichtungen einzubeziehen (Sensorik- und Aktorikfunktion) Anforderung 2: Kommunikation zu Messeinrichtungen sowie Stell- und Steuereinrichtungen zwischen Markt- und Netzprozessen sowie Energiediensten in der Liegenschaft des Endkunden sicher zu gestalten (Gatewayfunktion) Anforderung 3: Automatisierung der Energiedienste in Liegenschaft des Endkunden mit Energiemanagementsystem (EM als Diensteplattform- und Dienstefunktion) Anforderung 4: Automatisierte Diensteinteraktion zwischen Energiemanagement in Liegenschaften sowie Markt- und Netzprozessen Ausdehnung der Regelkreise fr Markt- und Netzprozesse bis hin zum Endkunden zur Beherrschung der Anforderungen bezglich erneuerbarer Energien, hherer Anteile von Dezentralitt, Energieeffizienz und Integration verschiedener Energiesparten Begriffe zum intelligenten Energiesystem Aufgabenstellung
  • Folie 9
  • Sensorik- und Aktorikfunktionen beim Endkunden ber Messtechnik sowie Steuertechnik des Inhaber der Liegenschaft zur objektinternen Fhrung (Inhouse Automation) sowie ber Smart Metering-System des Messtellenbetreibers zur geeichten Messung, Tarifiierung, Abrechnung und Visualisierung fr Produkte eines Lieferanten Diensteplattform- und Dienstefunktion sowie Gatewayfunktion beim Endkunden ber Energiemanagementsysteme der Liegenschaft in Hohheit des Objektinhabers und nutzers Metering-Systeme in der Liegenschaft oder fr eine Summe von Liegenschaften in Hohheit des Messstellenbetreibers Funktionen und Rollenzuordnungen Begriffe zum intelligenten Energiesystem Aufgabenstellung
  • Folie 10
  • Echtzeitvernetzung aller Systemkomponenten Begriffe zum intelligenten Energiesystem Definition Smart Grid
  • Folie 11
  • Folie 12
  • Zellulares Systemmodell Neue Rahmenbedingungen Verteilnetz Zellularer Energieorganismus und Komplexitt Zentrale Steuerbarkeit und Kontrolle wird mit zunehmender Anzahl dezentraler Komponenten komplexer Vielfalt, Organisiertheit und Verbundenheit Komplexitt kann durch individuelle, aber gleichzeitig verbundene Strukturen reduziert werden Diese Strukturen handeln selbstoptimierend, aber gleichzeitig als Gesamtsystem intelligent und kooperativ mit hoher Synergie. moma verfolgt zellularen Systemansatz mit jeweils lokalen Agenten innerhalb der Zellen mit der Zielrichtung einer dezentralen und verteilten Automatisierungslsung Energiebutler mit BEMI-Systemlsung in Objektnetzzellen Verteilte Moderatoren mit dezentralen Netz- und Marktplatzfunktionen in Verteilnetzzelle
  • Folie 13
  • verteile Steuerungsstruktur mit autonomiefhigen, aber synergetisch zusammen arbeitenden Regelkreisen (Zellen) Verbindung zur zentralen Steuerung mit Minimierung der Formen der aufgezwungenen Zentralsteuerung Entsprechende Geschftsmodelle und Anreizsysteme fr alle Marktbeteiligten im Umfeld der beschriebenen Architektur sind zu definieren Untereinheiten besitzen eine autonome Natur eigenstndige Regelkreise mit allen Energiesystemelementen Drittens ist eine hochgradige Vernetzung der Untereinheiten notwendig Peer-to-Peer-Kommunikation zu Nachbarn Beherrschung der nichtlinearen Kausalitt der Beeinflussung unter Gleichen aufgrund hochgradiger Vernetzung und die Rckkopplung der Regelschleifen innerhalb der Zellen untereinander neue Anforderungen bei der Simulation von Netzen zur zuknftigen Netzplanung Zellulares Systemmodell Neue Rahmenbedingungen Verteilnetz
  • Folie 14
  • Objektnetzzelle mit Energiemanagement Verteilnetzzelle mit Softwareagent: Marktmoderator Netzmoderator Systemzelle mit Marktplatz der Energie und Netzsteuerung Energie Information Herausforderung: Zunehmende Komplexitt des Energiesystems aufgrund von dezentraler und fluktuierende Erzeugung und Marktliberalisierung Lsungsansatz: Groe Aufgabe in kleine Aufgaben zerlegen mittels zellularer Struktur mit verteilter Automatisierung (weniger komplexe dezentrale Regelung), die zentral parametrisiert wird. Zellulares Systemmodell Neue Rahmenbedingungen Verteilnetz
  • Folie 15
  • Systemmodell Objekt-Energiemanagement Europische Sichtweise in Mandat 490 Smart metering systems may exist in the context of larger smart grid infrastructures and may co-exist with home automation systems The communications infrastructures supporting these applications may be separate or may be usefully shared Smart Metering System Elektrizitt / Gas / Wrme / Wasser Smart Grid System Elektrizitt / Gas / Wrme Automatisierung in Anschlussobjekten Liegenschaften Ladesulen
  • Folie 16
  • Anschlussobjekt Verbindung zwischen der Anlage zur Versorgung mit Energie und Wasser und einer postalischen Regionalstruktur eines Kundengebietes als Gebude, Gelnde oder sonstige Einrichtung Anschlussnehmer Eigentmer

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