Die Bedeutung des Energiehandels für Smart Energy ...

TITELTHEMA:
PARADIGMENWECHSEL
Die Bedeutung des Energiehandels für
Smart Energy-Geschäftsmodelle
Jochen Schneider, Matthias Raeck und Frank Reichenbach
Aufgrund des enormen Wachstums der dezentralen Erzeugung entstehen wirtschaftliche und technische Herausforderungen
für Energieversorgungsunternehmen. Im Sinne einer intelligenten Verknüpfung von dezentralen Energieerzeugungs-,
Speicher- und Verbrauchseinheiten mittels einer bidirektionalen, digitalen Kommunikationsinfrastruktur kann Smart Energy
dabei helfen, diese Herausforderungen zu meistern. Ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die Wirtschaftlichkeit von Smart
Energy-Geschäftsmodellen sind Kompetenzen im Bereich Energiehandel, wobei die Integration in den auf Großkraftwerke
ausgerichteten Großhandelsmarkt schwierig ist. Zusätzlich zu Handelskompetenzen können IT-Applikationen dabei helfen,
Wertschöpfungspotenziale dezentraler, flexibler Assets zu erschließen.
Die bisherige, zentralisierte Stromerzeugung
in Deutschland ist im Wandel begriffen:
Die Subventionierung der erneuerbaren
Energien und der Kraft-Wärme-Kopplung
haben zu einem rasanten Anstieg dezentral
erzeugten Stroms in deutschen Verteilnetzen
geführt. Dies betrifft insbesondere
Strom aus Photovoltaikanlagen, dessen
Einspeisung von 2001 bis 2011 annähernd
um den Faktor 250 gestiegen ist. Auch die
dezentrale Erzeugung in Windkraft- und
Biomasseanlagen hat durch die im Erneuerbare-Energien-Gesetz
(EEG) verankerten
festen Einspeisevergütungen ein deutliches
Wachstum erfahren (vgl. Tabelle).
Das enorme Wachstum der dezentralen
Erzeugung stellt die Energiewirtschaft vor
große Herausforderungen. Die Planung
und Steuerung von Verteilnetzen hat sich
grundlegend verändert: Verfügbare Netzkapazitäten
sind zum Teil ausgeschöpft und
die Finanzierung des Ausbaus gestaltet sich
schwierig, da die vorgesehenen Renditen
nicht ausreichen [1].
Weiterhin sind dezentrale Erneuerbare-
Energie-Anlagen aufgrund der im EEG
verankerten festen Einspeisetarife und des
Einspeisevorrangs kaum in den Strommarkt
integriert. Dies verschärft die Situation in
Für die Umsetzung von Smart Energy-Konzepten sind Handelskompetenzen und -prozesse, die die
besonderen Anforderungen dezentraler Anlagen erfüllen, wichtige Erfolgsfaktoren
Foto: Getty Images
Tab.: Anstieg der dezentralen Stromerzeugung in Deutschland
2001–2011 [2]
Stromerzeugung Deutschland (EEG) in GWh
2001 2011
Photovoltaik 76 19 340
Windkraft Onshore 10 509 48 315
Biomasse 1 472 27 977
den Übertragungs- sowie Verteilnetzen und
sorgt zudem für Probleme im Betrieb konventioneller
Kraftwerke, da diese zeitweise
aufgrund eines Überangebots von Strom
aus z. B. Windkraft- und Photovoltaikanlagen
abgeschaltet werden müssen. Dadurch
wird der wirtschaftliche Betrieb der konventionellen
Kraftwerke gefährdet und Investitionen
in neue Anlagen werden unattraktiv,
obwohl sie für die Gewährleistung der Versorgungssicherheit
in Deutschland zwingend
erforderlich sind.
Smart Energy im Sinne einer intelligenten
Verknüpfung von dezentralen Erzeugungsund
Verbrauchsstrukturen ist ein wesentliches
Element, um diese technischen und
wirtschaftlichen Herausforderungen zu
meistern. Durch die Nutzung von Kommunikations-
und Informationstechnologien
wird ein bidirektionaler Austausch und
damit eine ganzheitliche Optimierung von
dezentraler Erzeugung und dezentralem
Verbrauch ermöglicht. So kann die Netzlast
in Verteilnetzen verringert bzw. verschoben
und die Marktintegration von Erneuerbare-
Energie-Kraftwerken verbessert werden.
Smart Energy-Geschäftsmodelle können
also einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen
der Energiewende leisten.
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Elemente von Smart Energy
Wesentliche Elemente von Smart Energy
können in fünf Segmente zusammengefasst
werden (Abb. 1). Dies ist zum Ersten die Erzeugung
von Energie in kleinen, dezentralen
Erzeugungseinheiten (bspw. Photovoltaik,
BHKW) in Ergänzung zu bestehenden Großkraftwerken.
Idealerweise wird Energie dort
erzeugt, wo sie auch verbraucht wird. Zum
Zweiten umfasst Smart Energy dezentrale
Speichertechnologien, um die fluktuierenden
Erzeugungsprofile von Strom aus erneuerbaren
Energien oder auch Lastspitzen
im Verbrauch auszugleichen. Strom soll genau
dann verfügbar sein, wenn er auch tatsächlich
gebraucht wird. Zum Dritten wird
durch „Energieboxen“, wie z. B. intelligente
Stromzähler und Smart Home-Geräte, die
Transparenz im Energieverbrauch erhöht.
Die Erhöhung der Transparenz sollte sowohl
den Energieverbrauch spezifischer Geräte
als auch die tageszeitabhängige, unterschiedliche
Wertigkeit von Strom betreffen
(Peak/Off-Peak). Transparenz im Energieverbrauch
stellt eine wesentliche Voraussetzung
für verbrauchsseitig umzusetzende
Effizienzmaßnahmen dar.
Diese drei infrastrukturellen Elemente werden
durch Smart Grids, das vierte Element,
vernetzt. Smart Grids bilden die Basis für
ein übergreifendes Management von Stromerzeugungs-,
Speicher- und Verbrauchseinheiten.
Hierfür ist eine bidirektionale,
digitale Kommunikationsinfrastruktur erforderlich.
Zum Fünften und Letzten beinhaltet
Smart Energy verschiedene Energieeffizienzdienstleistungen,
wie z. B. Informationsund
Beratungsdienstleistungen, aber auch
Contracting.
Smart Energy-Geschäftsmodelle
Es gibt bereits heute interessante Geschäftsansätze
innerhalb der Smart Energy-Segmente,
z. B. Optimierung von
Speicherleistungen und klassisches Einspar-
Contracting. In diesem Artikel fokussieren
wir jedoch auf eine Auswahl von Geschäftsmodellen,
die durch die Kombination der
Smart Energy-Elemente entstehen (Abb. 1).
Dabei unterscheiden wir zwischen räumlich
gebundenen (lokalen) und Ansätzen, die unabhängig
von räumlichen Grenzen (verteilt)
sind.
Abb. 1
Typische Smart Energy-Segmente und ausgewählte Geschäftsmodelle
Virtuelle Kraftwerke kombinieren mehrere
dezentrale Erzeugungseinheiten und steuern
diese ganzheitlich mit dem Ziel, flexibel
Energie bereitzustellen und diese Flexibilität
ggf. als Regelleistung zu vermarkten.
Außerdem lassen sich durch die Kombination
verschiedener Erzeugungstechnologien
(bspw. Wind, Photovoltaik, BHKW) Auswirkungen
der fluktuierenden erneuerbaren
Energien dämpfen.
Virtuelle Speicher verfahren analog zu den
vorgängig beschriebenen virtuellen Kraftwerken,
in dem sie die im Netz verteilten
Speicherkapazitäten bündeln, um so die
kritische Leistung als auch die benötigten
Kapazitäten zur Vermarktung z. B. am Regelenergiemarkt
zu erreichen.
Demand-Response-Lösungen fokussieren
auf die Steuerung des Verbrauchs, insbesondere
bei Großverbrauchern wie Industriekunden.
Durch die Kombination von
Steuer- und Messgeräten mit Smart Grids
können durch eine zeitliche Verschiebung
des Stromverbrauchs mithilfe von abschaltbaren
Lasten (bspw. Lüftung, Kühlung, Heizung)
Lastspitzen im Netz reduziert werden.
Dabei liegt der Fokus auf der Kombination
vieler dezentraler Einheiten: Je mehr Verbrauchseinheiten
in die Optimierung einbezogen
werden, desto höher sind die Kosteneinsparpotenziale.
Durch die Kombination von dezentralen Erzeugungseinheiten
mit Speichersystemen
entsteht ein neues Geschäftsmodell mit dem
Zweck, Strom und Wärme bedarfsgerecht
zur Verfügung zu stellen. Durch die Nutzung
von Speichern kann eine zeitliche Verschiebung
und damit sowohl eine „Stromveredelung“
erfolgen, als auch Netznutzungsentgelte
eingespart werden. Zusätzlich kann
durch Ausgleich von Prognosefehlern der
Bedarf an Ausgleichsenergie minimiert werden.
Typische Ausgestaltungen sind Kombinationen
von Photovoltaik-Anlagen mit
Batteriesystemen oder von Mini-BHKW mit
Wärmespeichern.
Energiemanagement-Services haben zum
Ziel, mittels einer intelligenten Mess- und
Regeltechnik und ggf. der Nutzung von
Speichern und Erzeugungseinheiten einzelne
Standorte wirtschaftlich und energetisch
zu optimieren. Hierbei ist insbesondere
die integrierte Betrachtung der
verschiedenen Energieformen (Strom, Wärme,
Kälte) von Bedeutung, ebenso wie eine
strukturierte Beschaffung und ggf. eine optimale
Vermarktung eigener Erzeugungskapazitäten.
In Microgrid-Geschäftsmodellen werden
viele der vorgenannten Aspekte vereint: Auf
lokaler bzw. regionaler Ebene (bspw. Wohnviertel
oder Gemeinden) werden dezentrale
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Erzeugungseinheiten und Speicher in Portfolios
gebündelt, die im Zusammenspiel mit
intelligent gesteuertem Verbrauch optimiert
werden. Microgrids bauen dazu auf Smart
Grid-Infrastrukturen auf, die die notwendigen
Kommunikations- und Steuerungsinformationen
transportieren. Es ist zu beachten,
dass gemäß dieser Definition Microgrids
keine Insellösungen darstellen; eine Anbindung
an das Stromnetz besteht weiterhin,
um Versorgungssicherheit im Microgrid sicherzustellen
und um durch eine optionale
Beschaffung und Vermarktung von Strom
am Großhandelsmarkt die Wirtschaftlichkeit
des Microgrids zu erhöhen.
Die Bedeutung des
Energiehandels
Der Erfolg von Smart Energy-Geschäftsmodellen
ist in einer dezentralen Vernetzung
von Erzeugungs-, Speicher- und/oder Verbrauchseinheiten
begründet – idealerweise
findet die Vernetzung über mehrere Energieformen
hinweg statt, z. B. Strom, Wärme
und Kälte. Während bidirektionale, digitale
Kommunikationsinfrastrukturen notwendige
Informationen bereitstellen, sind in
allen Geschäftsmodellen Kompetenzen im
Bereich Energiehandel ein wesentlicher
Erfolgsfaktor, um Angebots- und Nachfragestrukturen
erfolgreich abzugleichen und
zusätzlich eine optimale Vermarktung und/
oder Beschaffung am Großhandelsmarkt sicherzustellen.
Diese Kompetenzen betreffen insbesondere
das strukturierte Management von Erzeugungs-,
Beschaffungs- und Verbrauchsportfolien
und umfassen u. a. die Erstellung von
Erzeugungs- und Verbrauchsprognosen,
Know-how betreffend Preisentwicklungen
an verschiedenen Märkten (Strom, Gas,
CO 2
, Regelleistung, Transportkapazitäten
etc.) sowie die Entwicklung von Vermarktungs-,
Beschaffungs- und Risiko- /
Hedgingstrategien (Day-Ahead, Spot, Intraday
etc.). Diese Kompetenzen sind bereits in
der Investitionsphase erforderlich, etwa für
die Auslegung von Speicherkapazitäten, um
Abweichungen zwischen Erzeugungs- und
Verbrauchsprofilen wirtschaftlich optimal
ausgleichen zu können. Eine finanzielle
Analyse zeigt, dass sich im Energiehandel
über die Hälfte des Wertschöpfungspotenzials
typischer Smart Energy-Geschäftsmodelle
verbergen kann.
Die Integration von kleinen, dezentralen
Erzeugungseinheiten in den Großhandelsmarkt
unter Berücksichtigung der Bedarfsanforderungen
von Endkunden stellt
hierbei eine Herausforderung dar: Ein Energiehandel
für einzelne Anlagen ist nicht
möglich bzw. ökonomisch nicht sinnvoll;
erst ab einer bestimmten Portfoliogröße
können Skaleneffekte realisiert und ein positiver
Business Case gewährleistet werden.
Für OTC-Geschäfte ist die kleinste handelbare
Einheit z. B. 5 MW; das gleiche gilt am Regelenergiemarkt
für die Bereitstellung von
Minutenreserven und Sekundärregelleistung.
Weiterhin befinden sich Erneuerbare-
Energie-Kraftwerke größtenteils in privater
und gewerblicher Hand, womit notwendige
Handelskompetenzen für die Umsetzung
von Smart Energy-Geschäftsmodellen nicht
gegeben sind.
EVU verfügen allerdings über die notwendigen
Kompetenzen: Sie können mittels entsprechender
Dienstleistungsangebote ein
breites Spektrum von potenziellen Smart
Energy-Kunden ansprechen und durch eine
Zusammenlegung von Kundenportfolien
auch Skaleneffekte realisieren. Hierfür ist
es allerdings erforderlich, Handelskompetenzen
und -prozesse auf die Anforderungen
einer Vielzahl von dezentralen Erzeugungs-,
Speicher- und Verbrauchseinheiten auszuweiten.
So sind für Smart Energy neue, detailliertere
Prognosemodelle notwendig, die z. B.
betreffend dem Stromverbrauch eine genauere
Prognose als gängige Standardlastprofile
erlauben. Weiterhin bieten bidirektionale
Strom- und Kommunikationsflüsse
neue Optionen für eine ganzheitliche Optimierung
des Strom- und Verbrauchsportfolios:
Wenn z. B. ein Erzeugungsüberschuss
vorliegt, ist zu entscheiden, ob dieser in
einen Speicher überführt wird, für die Abweichung
einer Verbrauchseinheit genutzt
werden kann oder ggf. anderweitig zu vermarkten
ist.
Zusätzlich sind IT-Applikationen zu entwickeln,
die die Steuerung von Smart Energy-
Portfolien und deren Integration in den
Großhandelsmarkt unterstützen. Mit Smart-
Opt hat The Advisory House eine solche IT-
Applikation im Angebot, deren wesentliche
Funktionalitäten (Abb. 2) nachfolgend beschrieben
werden.
IT-Unterstützung für
Smart Energy
Abb. 2
Funktionalitäten von SmartOpt
SmartOpt unterstützt bei der Hebung der
Wertschöpfungspotenziale dezentraler,
flexibler Assets, hilft bei deren Bewertung
und bildet dabei das Bindeglied zwischen
der Vielzahl einzelner, dezentralen Erzeugungseinheiten
und dem auf Großkraftwerke
ausgerichteten Großhandelsmarkt. Die
IT-Applikation maximiert den Ertrag des
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Smart Energy-Portfolios gegenüber dem
Energie- und Kapazitätsmarkt durch Optimierung
des Einsatzes von Erzeugungsund
Speichereinheiten unter festzulegenden
Nebenbedingungen, Flexibilitäten und
Marktpreisen.
SmartOpt unterstützt bspw. bei der Entscheidung,
wann ein Einkauf am Großhandelsmarkt
sinnvoller ist als Eigenerzeugung,
wann mit welchen Anlagen Strom
zu erzeugen ist, wie sich Speicher optimal
einsetzen lassen oder wie vorhandene Lastflexibilitäten
zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen
genutzt werden sollen und
stellt die entsprechenden Informationen
zur Steuerung der einzelnen Assets bereit.
Der Bedarf an Strom und/oder Wärme für
Endkunden, Brennstoff- und Netznutzungskosten,
Speichervolumina sowie die Flexibilitäten
der einzelnen Assets werden dabei
berücksichtigt. Ein besonderes Augenmerk
liegt auf der Modellierung der Verfügbarkeit
von mobilen Speicherkapazitäten und der
Schwankung der Energieinhalte durch deren
Nutzung für die Elektromobilität.
Fazit
Smart Energy kann wesentlich zu einer erfolgreichen
Umsetzung der Energiewende in
Deutschland beitragen, und eröffnet gleichzeitig
Chancen für neue Geschäftsmodelle.
Hierbei sind Handelskompetenzen und -prozesse,
welche die besonderen Anforderungen
von dezentralen Erzeugungs-, Speicherund
Verbrauchseinheiten erfüllen, wichtige
Erfolgsfaktoren.
Anmerkungen
[1] Deutsche Energie-Agentur: DENA-Verteilnetzstudie,
12/2012, Berlin.
[2] http://www.eeg-kwk.net
J. Schneider, Associate Partner, F. Reichenbach,
Manager, The Advisory House, München;
M. Raeck, Associate Partner, The Advisory
House, Zürich
jochen.schneider@advisoryhouse.com
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matthias.raeck@advisoryhouse.com
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