Lastverlagerungspotenziale durch variable Stromtarife ... - EEG

8. Internationale Energiewirtschaftstagung an der TU Wien IEWT 2013
Lastverlagerungspotenziale durch variable
Stromtarife – Ergebnisse eines Feldtests
Lutz Hillemacher, Christoph Nolden, Valentin Bertsch, Wolf Fichtner
Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle
Produktion (IIP), Lehrstuhl für Energiewirtschaft; Hertzstraße 16, D-76187 Karlsruhe, Tel.:
+49 721 608 44409, Fax: +49 721 608 44682, Mail: hillemacher@kit.edu, www.iip.kit.edu
Kurzfassung:
Der fortschreitende Umbruch des Energieversorgungssystems verstärkt permanent die
Notwendigkeit, der fluktuierenden Einspeisung zu begegnen. Eine Möglichkeit, dieser
Herausforderung zu begegnen, ist die Vernetzung von Erzeugungs- und Verbrauchsseite
durch eine Integration moderner Informations- und Kommunikationstechnologien bei
gleichzeitiger Umsetzung eines Lastmanagementkonzeptes.
Im Rahmen des Forschungsprojektes „MeRegio“ wurde die Tauglichkeit eines auf der
Aussendung von dynamischen Preissignalen beruhenden anreizbasierten
Lastmanagementkonzepts zur Verbrauchsbeeinflussung von Haushaltskunden getestet.
Die Auswertungen der Reaktionen der Testkunden zeigen nicht nur die prinzipielle Eignung
der Preissignale als Anreizsystem zur Lastverschiebung, sondern auch, dass das
Lastverlagerungspotenzial der Testkunden von einer Vielzahl von Einflussfaktoren abhängt,
deren Konstellationen bei einer für das anreizbasierte Lastmanagement notwendigen
Prognose der Konsumentenreaktionen Berücksichtigung finden müssen. Wichtige
Einflussgrößen sind hierbei der Tagtyp, die Tages- und Jahreszeit sowie die
Tarifstufenkombination.
Keywords: Smart Grids, Preissignale, Lastmanagement
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1 Motivation und zentrale Fragestellung
Der fortschreitende Ausbau regenerativer Energien stellt das Energieversorgungssystem
zunehmend vor die Herausforderung, der fluktuierenden Einspeisung begegnen zu können.
Ein möglicher Lösungsansatz ist die Vernetzung von Erzeugungs- und Verbrauchsseite
durch eine Integration moderner Informations- und Kommunikationstechnologien sowie damit
einhergehend der Implementierung eines Lastmanagementkonzeptes.
Einen wesentlichen Bestandteil des Forschungsprojektes „MeRegio“ 1 als Teil der E-Energy
Projektfamilie stellt daher der regionale Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch mittels
Preisanreizen dar. In dieser Arbeit soll erörtert werden, inwieweit durch dieses Anreizsystem
eine Beeinflussung des Verbrauchsverhaltens der am Feldtest beteiligten Testkunden
beobachtet werden konnte.
Die indirekte, anreizbasierte Lastbeeinflussung mithilfe von Preissignalen wurde in der
Vergangenheit bereits in einigen Feldversuchen erprobt. In der Regel orientierten sich diese
Versuche am klassischen Ansatz des Peak-Load-Pricings [1, 7]. Für den deutschsprachigen
Raum sei beispielhaft der Eckernförder Feldversuch erwähnt, bei dem von 1994 bis 1996 die
Testhaushalte ein stetiges Preissignal erhielten, das auf einer am Grenzkostenverlauf der
Stromproduktion orientierten Preisfunktion basierte [6], für eine Übersicht über weitere
Feldversuche sei auf [2] verwiesen. Im Rahmen von MeRegio wurde dieser Ansatz um eine
Komponente, die der regional unterschiedlichen Verfügbarkeit der dezentralen Erzeugung
Rechnung trägt, ergänzt. Dies gestattet demzufolge eine regional höher aufgelöste
Berücksichtigung der schwankenden Verfügbarkeit des dezentral erzeugten Stromes, als es
eine ausschließliche Anlehnung an den Ansatz des Peak-Load-Pricings auf
Großhandelsmarktebene erlauben würde.
2 Versuchsdurchführung
Im Rahmen des MeRegio-Feldtests erhielten ca. 1000 Testkunden beginnend ab November
2009 für den Zeitraum von nahezu drei Jahren ein dreistufiges Preissignal mit vorab
festgelegter Bepreisung der einzelnen Tarifstufen. Die Generierung der Preissignale erfolgte
modellgestützt unter Berücksichtigung der Kursverläufe an der europäischen Strombörse,
der Prognose der regionalen dezentralen Erzeugung sowie der Prognose der
Netzbeanspruchung [4, 5]. Da die Versuchsteilnahme freiwillig war, sollten die
Auftrittshäufigkeiten der einzelnen Signalstufen für die Kunden in gewissem Rahmen
überschaubar sein, um so die Bereitschaft zur Versuchsteilnahme zu erhöhen. Gleichzeitig
sollte zur Analyse der Kundenreaktionen ein Mindestmaß an täglichen Signalwechseln
gewährleistet werden. Erreicht wurde dies durch die Definition von vier täglichen Zeitzonen,
auf die im Folgenden noch genauer eingegangen wird. Innerhalb dieser Zeitzonen traten die
einzelnen Stufen des Preissignals in einer vorbestimmten Anzahl auf, d. h. die Testkunden
wussten im Vorfeld, wie oft in jeder Zeitzone jede Signalstufe auftrat, jedoch nicht wann
genau und in welcher Reihenfolge die Signalstufen kombiniert wurden [4].
1 MeRegio: Aufbruch zu Minimum Emission Regions – www.meregio.de
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Der konkrete Preissignalverlauf wurde den Versuchsteilnehmern jeweils abends für den
kompletten Folgetag über ein im Haushalt installiertes Display sowie online bekannt
gegeben, worauf die Kunden überwiegend manuell reagieren mussten, da eine
automatisierte Gerätesteuerung nur etwas mehr als einem Viertel der Kunden und auch nur
für einzelne Gerätschaften zur Verfügung stand.
Zur Überprüfung der Reaktionen der Testkunden auf das Preissignal wurde deren
Verbrauchsverhalten mit dem einer soziodemografisch vergleichbar zusammengesetzten
Referenzgruppe ohne Preissignal verglichen. Im Gegensatz zu einem Abgleich mit
historischen Verbrauchsdaten der Testkunden vor Beginn des Feldtests konnte auf diese
Weise eine Verfälschung durch externe Einflüsse weitgehend ausgeschlossen werden. Zum
Nachweis der Vergleichbarkeit des Verbrauchsverhaltens der Test- und Referenzkunden vor
Beginn der Aussendung der Preissignale wurden entsprechende Verbrauchsmessungen im
Zeitraum von Anfang Juli bis Ende Oktober 2009 durchgeführt. Eine weitere Ausdehnung der
Vergleichsperiode in die Vergangenheit scheiterte an der Datenverfügbarkeit, da einige der
später ausgewählten Test- bzw. Referenzkunden vor dem 1. Juli 2009 noch nicht über die
erforderliche technische Infrastruktur – insbesondere den sog. „intelligenten Stromzähler“ –
verfügten. Um die aus der Auswertung der Messdaten hergeleiteten Schlussfolgerungen
verifizieren zu können, wurden darüber hinaus versuchsbegleitend wiederholt Befragungen
der Testkunden durchgeführt.
Über die gesamte Versuchsdauer hinweg wurden die Reaktionen der Testkunden auf die
Aussendung der Strompreissignale analysiert. Eingangs wurde untersucht, ob überhaupt
grundsätzliche Reaktionen auf die variablen Strompreise erkennbar sind, bevor sich dann die
Untersuchungen auf Detailaspekte konzentrierten. Daneben wurden auch Untersuchungen
durchgeführt, ob die Reaktionen über die Versuchsdauer hin anhielten oder sich aber von
nachlassendem Interesse der Kunden getrieben mit der Zeit abschwächten.
3 Ergebnisse und Schlussfolgerungen
Eine Betrachtung des Verbrauchsverhaltens beider Kundengruppen vor und nach Beginn
des Feldtests zeigte einen empirischen Korrelationskoeffizient von 0,95, was belegt, dass vor
Beginn des Feldtests die Lastverläufe in stündlicher Auflösung sehr ähnlich waren. Mit
Beginn der Aussendung der Preissignale konnten in Abhängigkeit von der zeitlichen
Verteilung der Preissignale teils deutliche Unterschiede im Lastverlauf zwischen den beiden
Kundengruppen festgestellt werden [3]. Somit war von einer grundsätzlichen Eignung des
variablen Tarifs zum indirekten Lastmanagement auszugehen. Dies bildete mit
fortschreitender Versuchsdauer die Grundlage für nähere Analysen, welche Faktoren die
Lastverlagerung im Detail beeinflussen; exemplarisch genannt seien Tagtyp, Tages- und
Jahreszeit, Tarifstufenverlauf sowie Tarifspreizung.
Begleitend zu den obigen Analysen wurde während der ganzen Versuchsdauer überprüft, ob
sich aus dem Lastverlagerungsverhalten der Testkunden Indizien für ein mit der Zeit
nachlassendes Interesse an der Versuchsteilnahme ergeben. Mögliche Indikatoren hierfür
wären naturgemäß Veränderungen im Ausmaß der Lastverschiebung. Hier ließen sich
jedoch über die Versuchsdauer keine signifikanten Änderungen des Verbrauchsverhaltens
feststellen, ein mit der Zeit abnehmender Umfang der Lastverlagerung konnte nicht
beobachtet werden.
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3.1 Nicht preissignalgetriebene Kundenreaktionen
Die Zuordnung der beobachteten Kundenreaktionen zu bestimmten Ursachen stellt einen
zentralen Punkt bei der Datenauswertung dar. Neben den in der Hauptsache zu
untersuchenden Reaktionen der Testkunden auf die variablen Strompreise können noch
andere Einflüsse wie etwa Transparenzeffekte, witterungs- und jahreszeitbedingte Einflüsse
zu Veränderungen im Stromkonsum führen, die bei der Auswertung der Messdaten zu
berücksichtigen sind. Aus diesem Grund ist ein Vergleich mit historischen Messdaten der
Testkunden problematisch, zumal diese auf Grund veränderter technischer Ausstattung (z.B.
Stromzähler) ohnehin nur in einem eingeschränkten Umfang verfügbar wären. Da aber, wie
bereits zuvor erwähnt, neben den Messdaten der Testkunden auch die Messdaten einer
vergleichbar zusammengesetzten Kontrollgruppe zur Verfügung stehen, können externe
Einflüsse – also witterungs- und jahreszeitbedingte Abweichungen – durch den Abgleich der
beiden Gruppen weitgehend eliminiert werden. Daher sind neben den durch die
Strompreissignale angeregten Konsumänderungen noch solche von Bedeutung, die durch
allgemeine Transparenzeffekte auftreten und somit zu einem generell veränderten Konsum
führen. Hervorgerufen werden können diese Transparenzeffekte durch die Veränderung der
technischen Ausstattung, also etwa dem Austausch eines älteren Stromzählers durch einen
neuen, „intelligenten“ Stromzähler, der es den Kunden erlaubt, ihren Stromkonsum
wesentlich detaillierter nachzuvollziehen und damit mögliche Einsparpotenziale zu
lokalisieren. Zum anderen kann auch durch die Versuchsteilnahme eine thematische
Sensibilisierung der Testkunden hervorgerufen werden, die ihrerseits einen Beitrag zu einem
veränderten Konsum leistet.
Abbildung 1: Tarifstufenabhängige und generelle relative Verbrauchsabweichung der Testkunden im
Vergleich zur Referenzgruppe (Messungen November 2009 – Januar 2011)
Zu Vergleichszwecken wurde das Verbrauchsverhalten der Referenzgruppe auf das vor
Beginn des Feldtests beobachtbare Niveau der Testkunden normiert, so dass sich generelle
Transparenz- und Einspareffekte in einer generellen Verbrauchsabweichung nach Beginn
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des Feldtests niederschlagen müssen. Abbildung 1 zeigt die relative Lastabweichung der
Testkunden bezogen auf die Referenzgruppe nach Tarifstufen und insgesamt. Hierbei zeigt
sich in der linken Hälfte, dass der generelle Stromkonsum der Testkunden über den
Betrachtungszeitraum im Gesamtdurchschnitt um 2,6% gegenüber den Referenzkunden
abgenommen hat. Dieser generelle Minderkonsum ist somit bei der Analyse der Reaktionen
auf die Preissignale entsprechend zu berücksichtigen. Grundlage dieser Auswertung sind
Messdaten der ersten 15 Versuchsmonate. Ein unterschiedlich häufiges Auftreten der
einzelnen Tarifstufen wurde bei der Herausrechnung des nicht preissignalbedingten
Minderkonsums berücksichtigt, so dass die Unterschiede des relativen Mehr- und
Minderkonsums bei den Tarifstufen 1 und 3 nicht mit dem Durchschnittswert von 2,6%
übereinstimmen.
3.2 Einfluss der Tarifspreizung auf das Lastverschiebungspotenzial
Die Bepreisung der Tarifstufen blieb nicht über die gesamte Dauer des Feldtests konstant.
Erstmalig wurde die Tarifspreizung zum Mai 2010 verändert, über die konkrete Bepreisung
der einzelnen Tarifstufen vor und nach dieser Änderung gibt Tabelle 1 Auskunft. Zum April
2012 wurde nicht nur die Bepreisung der Tarifstufen neuerlich geändert, sondern die ganze
Tarifstruktur modifiziert. Anstelle (nahezu) äquidistanter Bepreisungsintervalle wurde nun die
Spreizung zwischen der mittel- und hochpreisigen Tarifstufe deutlich erhöht bei gleichzeitiger
Senkung der Auftrittshäufigkeit der hochpreisigen Tarifstufe. Aus diesem Grund ist eine
direkte Vergleichbarkeit der Messwerte ab April 2012 mit denen der vorherigen
Versuchsmonate hinsichtlich der Auswirkungen der Bepreisung nicht gegeben, so dass
diese zweite Tarifmodifikation im Folgenden unberücksichtigt bleibt.
Tabelle 1: Tarifstrukturabhängige relative Laständerung der MeRegio-Testkunden im Vergleich zur
Referenzgruppe
Tarifstufe
Tarifstruktur
November 2009 – April 2010
Bepreisung
rel. Verbrauchsänderung*
Tarifstruktur
Mai 2010 – März 2012
Bepreisung
rel. Verbrauchsänderung*
T1 („SNT“) 15,81 ct/kWh 5,9% 15,00 ct/kWh 6,2%
T2 („NT“) 19,31 ct/kWh -1,3% 20,00 ct/kWh -1,6%
T3 („HT“) 22,31 ct/kWh -6,4% 25,00 ct/kWh -4,4%
* relative Verbrauchsänderung der Testkunden im Vergleich zur Referenzkundengruppe
Infolge der Änderung der Bepreisung der einzelnen Tarifstufen ab Mai 2010 wurde
untersucht, ob sich durch die größere Tarifspreizung die Lastverlagerung der Testkunden
verändert. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, konnte beim Auftreten der Tarifstufen 1 und 2 nur
eine unwesentliche Änderung des Verhaltens der Versuchsteilnehmer festgestellt werden.
Einzig beim Auftreten der hochpreisigen Tarifstufe 3 ergibt sich eine deutlichere
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Veränderung. Nach Umstellung der Tarifstruktur fällt der Minderverbrauch trotz nun größerer
Differenz zu den beiden anderen Tarifstufen um zwei Prozentpunkte geringer aus.
Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass diese (erste) Tarifumstellung bereits mit Ablauf des
sechsten Versuchsmonates erfolgte. Damit stehen einerseits zur Auswertung nur eine
geringere Anzahl an Messwerten zur Verfügung als für den Zeitraum nach Umstellung,
andererseits liegen diese Messwerte dem Bezugszeitraum geschuldet fast ausschließlich im
Winterhalbjahr, während die anschließende Messperiode sowohl Monate des Winter- als
auch des Sommerhalbjahres inkludierte. Des Weiteren ist noch eine Eingewöhnungsphase
der Testkunden zu Versuchsbeginn zu unterstellen und bei der vergleichenden Betrachtung
zu bedenken. In Kenntnis dieser Unzulänglichkeiten ist dennoch davon auszugehen, dass
die Höhe der Tarifspreizung – zumindest solange diese keine extrem große oder geringe
Ausmaße annimmt – keinen nennenswerten Einfluss auf die Lastverschiebung hat. Diese
Vermutung wurde durch eine versuchsbegleitend durchgeführte Befragung der Testkunden
bestärkt, wonach mehr als 80% der Testkunden angaben, im Versuchsalltag nur auf die
Tarifstufen selbst und nicht auf deren konkrete Bepreisung zu achten und das
Verbrauchsverhalten dementsprechend auszurichten.
3.3 Tagtyp- und tageszeitabhängiges Lastverschiebungspotenzial
Durch Vergleiche der Lastverläufe beider Kundengruppen wurde das tageszeitabhängige
Lastverlagerungspotenzial je Tarifstufe in stündlicher Auflösung bestimmt. Diese Vergleiche
wurden jahreszeitabhängig durchgeführt. Abbildung 2 zeigt exemplarisch die relative
Laständerung der Testkunden bezogen auf die Referenzgruppe für die niedrig- und die
hochpreisige Tarifstufe montags bis freitags sowohl in den Sommer- als auch in den
Wintermonaten. Auf eine Darstellung der mittleren Tarifstufe aber auch der
Übergangsmonate wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
Abbildung 2: Tageszeitabhängige relative Laständerung der Testkunden bezogen auf die
Referenzgruppe montags bis freitags
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Erwartungsgemäß reagieren die Testkunden auf eine Vergünstigung des Strombezugs,
repräsentiert durch die Tarifstufe 1, im Vergleich zu den Referenzkunden tendenziell mit
einem Mehrkonsum, während sich eine Verteuerung tendenziell in einem Minderkonsum
niederschlägt. Es zeigt sich jedoch, dass das Ausmaß der relativen Lastverschiebung
tageszeitabhängig stark schwankt.
Ferner wird bei Betrachtung der Abbildung 2 deutlich, dass das Lastverlagerungspotenzial
wochentags stark asymmetrisch ausfällt, so zeigt sich, dass an Wochentagen das relative
Lasterhöhungspotenzial am stärksten vor- und nachmittags ausgeprägt ist. Im Gegensatz
dazu kann in den Morgen- und insbesondere in den Abendstunden nur eine geringe relative
Erhöhung der Last bei Gültigkeit der günstigsten Tarifstufe festgestellt werden, speziell im
Winter ist in diesen Zeiträumen sogar eine relative Lastverringerung gegeben. Grundsätzlich
ist das relative Lasterhöhungspotenzial bei den Testkunden mit Ausnahme der
Mittagsstunden im Sommer größer als im Winter. Demgegenüber fällt das relative
Lastverringerungspotenzial in der Wintermonaten geringfügig größer als im Sommer aus.
Hier ist vor allem am Morgen und in den Abendstunden eine deutliche Lastabnahme bei
einer hochpreisigen Tarifstufe erkennbar. Somit kristallisieren sich hier tageszeitabhängige
Hauptrichtungen der Lastverlagerung heraus, was bedeutet, dass sich bestimmte
Tageszeiten eher zur Lastverringerung, nicht jedoch zur Lasterhöhung eignen und
umgekehrt.
Abbildung 3: Tageszeitabhängige relative Laständerung der Testkunden bezogen auf die
Referenzgruppe samstags, sonn- und feiertags
Ein etwas anderes Bild zeigt sich an Wochenenden und Feiertagen, dargestellt in Abbildung
3. Hier ist eine erheblich symmetrischere Ausprägung des Lastverlagerungspotenzials zu
beobachten, abgesehen von einer Spitze beim Lasterhöhungspotenzial in den frühen
Nachmittagsstunden sowie in den Sommermonaten am früheren Abend. Ebenso sind die
Potenziale in beiden Richtungen gleichmäßiger über den Tag verteilt. Zu beachten ist
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allerdings, dass auf Grund der zuvor bereits erwähnten geringeren Anzahl an Messwerten
die Betrachtung auf die Zeit zwischen 6 und 22 Uhr beschränkt bleiben muss.
3.4 Lastverschiebepotenzial in Abhängigkeit von der Tarifstufenkombination
Waren die Aussagen des vorherigen Abschnitts vor allem auf die Betrachtung der einzelnen
Zeitsegmente gerichtet, wurde darüber hinaus untersucht, inwieweit sich die
Tarifstufenabfolge, insbesondere der unmittelbaren Vor- und Folgestunden, auf das
Lastverlagerungspotenzial auswirken. Exemplarisch sind in Abbildung 4 die möglichen
Tarifstufenkombinationen bei Gültigkeit der Tarifstufe 1 („SNT“) und 3 („HT“) in der mittleren
Stunde aufgetragen. Die mittlere Stunde entspricht dabei der dem jeweiligen Messwert zu
Grunde liegenden Stunde, also gewissermaßen dem aus Kundensicht „gerade aktuellen
Preissignal“.
Diese Tarifstufenkombinationen wurden gewählt, da sich bei Gültigkeit der niedrig- bzw.
hochpreisigen Tarifstufe in der Betrachtungsstunde („gerade aktuelles Preissignal“)
erwartungsgemäß die deutlichsten Veränderungen bei den Messwerten herauskristallisieren,
demzufolge wurden jene Kombinationen, die in der Betrachtungsstunde die mittelpreisige
Tarifstufe 2 enthalten, aus Übersichtsgründen weggelassen.
Hierbei lässt sich feststellen, dass das Lasterhöhungspotenzial in stärkerem Maße von den
Preissignalen der benachbarten Zeitsegmente abhängt als im umgekehrten Fall das
Lastminderungspotenzial. Gleichzeitig sind die Testkunden überwiegend dann zum
Mehrkonsum bereit, wenn die günstigste Tarifstufe länger als eine Zeitscheibe gilt. Die linke
Hälfte der Abbildung 4 zeigt die relative Laständerung der Versuchsteilnehmer für den Fall,
dass in der aktuellen Stunde die niedrigpreisige Tarifstufe 1 („SNT“) gilt. Unter dieser
Prämisse sind alle möglichen Tarifstufenkombinationen der Vor- und Folgestunde aufgeführt.
Wie zu erwarten, führt eine Aussendung des günstigen Preissignals zu einem Mehrkonsum
der Haushalte, allerdings schwanken die Mehrverbräuche zwischen 1,7% und 10,8%.
Abbildung 4: Relative Laständerung der Testkunden bezogen auf die Referenzgruppe in Abhängigkeit
von der Tarifstufenkombination
Daraus ergibt sich, dass ein Preisanreiz überwiegend dann zu einem Mehrkonsum führt,
wenn er sich über einen längeren Zeitraum in Form mehrerer aufeinanderfolgender
Zeitsegmente erstreckt. Im Gegensatz dazu bewirkt ein Preisanreiz zur Lastverringerung in
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Form einer hochpreisigen Tarifstufe in den meisten Fällen bereits bei einem kurzzeitigen
Auftreten im betreffenden Zeitsegment eine Lastreduzierung. Zwar schwanken auch hier die
Verbraucherreaktionen in Abhängigkeit von den Tarifstufen in den benachbarten
Zeitabschnitten, jedoch ist die Schwankungsbreite der Lastveränderung deutlich geringer,
wie die rechte Hälfte der Abbildung 4 verdeutlicht. Hier sind in Analogie zur linken Hälfte
unter der Prämisse, dass in der Betrachtungsstunde die hochpreisige Tarifstufe 3 („HT")
Anwendung findet, die relative Laständerung für alle möglichen Tarifkombinationen
aufgetragen. Die Minderverbräuche der Versuchsteilnehmer schwanken hier zwischen -1,5%
und -7,8%, wobei auf Grund der Datenverfügbarkeit gerade für die den betragsmäßig
kleinsten Wert hervorrufende Tarifkombination eine vergleichsweise geringe Anzahl an
Messwerten zur Verfügung steht. Vergleicht man hierbei die Schwankungsbreiten der
Kundenreaktionen, so fällt diese mit 9,2 Prozentpunkten im Falle eines positiven
Preisanreizes deutlich größer aus als im Falle des negativen Preisanreizes mit 6,3
Prozentpunkten.
Dies lässt den Schluss zu, dass die Testkunden asymmetrisch auf eine Preisänderung
reagieren. Um eine Lastverringerung zu bewirken, bedarf es nur eines vergleichsweise
kurzen, punktgenauen Anreizes in Form einer hochpreisigen Tarifstufe, während eine
Lasterhöhung besonders durch einen Block mehrerer Zeitsegmente, in denen eine günstige
Tarifstufe Anwendung findet, hervorgerufen wird. Hieraus lässt sich die Vermutung ableiten,
dass ein größerer Teil der Lastverlagerung durch die Verschiebung planbarer, längerer
Anwendungen (z. B. Waschen, Trocknen) erfolgt, die einen längeren Anreiz als nur ein
einstündiges Zeitsegment benötigen.
Tabelle 2: Anzahl der Messwerte je Tarifstufenkombination
Anzahl Messwerte je Tarifstufenkombination (Zeitraum November 2009-Januar 2011)
Zeitzone
HT-SNT-HT
HT-SNT-NT
HT-SNT-SNT
NT-SNT-HT
NT-SNT-NT
NT-SNT-SNT
SNT-SNT-HT
SNT-SNT-NT
SNT-SNT-SNT
HT-HT-HT
HT-HT-NT
HT-HT-SNT
NT-HT-HT
NT-HT-NT
NT-HT-SNT
SNT-HT-HT
SNT-HT-NT
SNT-HT-SNT
6-9
Uhr
9-18
Uhr
18-22
Uhr
22-6
Uhr
18 51 51 55 37 25 16 148 7 0 13 0 117 71 108 7 35 65
56 43 91 21 24 220 193 182 39 323 344 68 336 42 65 133 25 1
102 115 19 54 1 112 0 12 0 147 150 131 34 0 91 66 89 136
4 5 195 24 24 156 184 134 1499 16 56 36 57 84 29 48 103 21
Σ 180 214 356 154 86 513 393 476 1545 486 563 235 544 197 293 254 252 223
Berücksichtigt werden muss hierbei allerdings, dass die Häufigkeiten des Auftritts der
jeweiligen Tarifstufenkombinationen insgesamt und auch in den einzelnen Tagesabschnitten
starken Schwankungen unterliegen. Dieser Aspekt rührt daher, dass – wie im Abschnitt 2
dargelegt – Zeitzonen definiert wurden, in denen jede Tarifstufe in einer vorbestimmten
Anzahl aufzutreten hatte. Diese Regelung begünstigte teilweise das Auftreten bestimmter
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Tarifstufenkombinationen in gewissen Zeitzonen, wie Tabelle 2 zeigt. Mit Rücksicht auf eine
im Versuchsverlauf modifizierte Änderung der Zeitzonendefinition und damit einhergehend
der Auftrittshäufigkeiten der Tarifkombinationen beschränkt sich die Betrachtung in Tabelle 2
auf den Zeitraum von Beginn des Feldtests im November 2009 bis zum Januar 2011. Aus
Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Darstellung darüber hinaus auf die in Abbildung 4
dargestellten Tarifstufenkombinationen beschränkt.
Aus Tabelle 2 wird ersichtlich, dass beispielsweise ein dreistündiger Block der günstigsten
Tarifstufe 1 (Kombination „SNT-SNT-SNT“) im Betrachtungszeitraum überwiegend in den
Nachtstunden auftrat. Dieser Umstand erklärt, dass die mittlere relative Lastverlagerung mit
3,65 % vergleichsweise gering ausfällt und entkräftet damit den scheinbaren Widerspruch zu
der zuvor geäußerten These, dass eine Lasterhöhung hauptsächlich bei einem blockweisen
Auftreten der günstigsten Tarifstufe vorgenommen wird. Nimmt man zum Vergleich die
Tarifstufenkombinationen, bei denen ein zweistündiger Block der günstigsten Tarifstufe
auftritt und die gleichmäßiger über den Tag verteilt sind, stellt man eine deutlich größere
Lastverlagerung fest, als wenn bei gleicher Verteilung über den Tag die günstigste Tarifstufe
lediglich eine Stunde lang gilt.
4 Zusammenfassende Betrachtung
Im Rahmen des Feldversuches konnte gezeigt werden, dass sich das Verbrauchsverhalten
der Versuchsteilnehmer durch die Preissignale beeinflussen ließ. Die Testkunden zeigten
dabei auch über einen längeren Zeitraum hinweg ein ähnliches Reaktionsverhalten selbst bei
fast ausschließlich manuellen Reaktionsmöglichkeiten auf die Preissignale, was den Schluss
zulässt, dass dort ein konstantes Interesse an der Versuchsteilnahme bestand. Dieses
Ausbleiben von Sättigungseffekten ist eine wichtige Erkenntnis in Bezug auf die
Aussagekraft der Messdaten hinsichtlich einer detaillierteren Auswertung. Es konnte ferner
ein von den Preissignalen unabhängiger grundsätzlicher Minderverbrauch beobachtet
werden. Hier zeigt sich, dass offenbar die Auseinandersetzung der Testkunden mit ihrem
Verbrauchsverhalten in Verbindung mit der neuartigen Informations- und
Kommunikationstechnologie bereits zu einer preissignalunabhängigen Verhaltensänderung
geführt hat. Darüber hinaus führte eine Analyse der Tarifstruktur zu dem Ergebnis, dass bei
einer moderaten Änderung der Tarifspreizung keine signifikanten Unterschiede in den
Reaktionen auf die einzelnen Preissignale festzustellen sind.
Die detailliertere Analyse der Messdaten bezüglich des Lastverschiebungspotenzials zeigte,
dass es im Tagesverlauf Abschnitte gibt, die sich unterschiedlich gut zur Lastverlagerung
eigenen. Insbesondere an Wochentagen ist diese Eignung mit Ausnahme der Nachtstunden
asymmetrisch ausgeprägt. Es gibt folglich Tageszeiten, die sich eher zur Lasterhöhung
eignen und solche, die eher zur Lastverringerung geeignet sind. An Wochenenden ist der
geschilderte Effekt geringer ausgeprägt. Des Weiteren beeinflussen auch saisonale Effekte
das Lastverschiebungspotenzial der Testkunden.
Abschließend ergab sich, dass die Kundenreaktionen auch von der Preissignalfolge
beeinflusst werden. Insbesondere das Ausmaß der Lasterhöhung als Reaktion auf eine
Vergünstigung des Strombezuges ist von der Dauer dieser Vergünstigung abhängig. Hier
kann vermutet werden, dass die Testkunden dieses Lastverlagerungspotenzial durch
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Anwendungen realisieren, die in der Regel nicht so kurzlaufend sind, als dass sie innerhalb
einer im Feldtest einstündigen Zeitscheibe problemlos durchzuführen sind.
Es soll an dieser Stelle jedoch nicht verschwiegen werden, dass sich die Ergebnisse des
Feldtests nicht ohne weiteres auf eine allgemeine Umsetzung einer anreizbasierten
Lastbeeinflussung übertragen lassen. Zum einen haben sich die Teilnehmer des Feldtests
freiwillig zur Teilnahme bereiterklärt, so dass hier im Vorfeld bereits eine Selbstselektion
stattgefunden hat. Zum anderen war ein Punkt, mit dem für die Bereitschaft zur Teilnahme
geworben wurde, eine Bestpreis-Abrechnung, d. h. die Testkunden können sich durch ihr
Konsumverhalten finanziell im Vergleich zum Standardtarif nicht verschlechtern, sondern
lediglich verbessern. Gleichwohl konnte die grundsätzliche Eignung dieser indirekten
Lastbeeinflussung nachgewiesen werden und es ist davon auszugehen, dass sich bei einer
zunehmenden automatischen Gerätesteuerung, die kein manuelles Reagieren auf die
Preissignale mehr erfordert, weitere Lastverlagerungspotenziale erschließen lassen. Die
versuchsbegleitend durchgeführten Umfragen unter den Testkunden haben gezeigt, dass
der Komfortgewinn einer automatischen Steuerung bei entsprechender Ausgestaltung, die
einen manuellen Eingriff jederzeit erlaubt, die Bedenken hinsichtlich des Kontrollverlustes
der Versuchsteilnehmer aufwiegt.
Hieraus folgende zukünftige Forschungsfragen wären demzufolge die Analyse der
Auswirkungen auf das Lastverschiebungspotenzial bei einer flächendeckenden Einführung
dynamischer Preissignale über einen kleinen Versuchsteilnehmerkreis hinaus sowie die
Untersuchung der Einflüsse einer weitgehend vollautomatisierten Gerätesteuerung. Darüber
hinaus wäre zu analysieren, inwieweit sich neben den kurzfristigen Lastverlagerungen auch
langfristige Auswirkungen auf das Energiesystem einstellen.
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Literatur
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der 7. Internationalen Energiewirtschaftstagung Wien.
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Operations Research im Energie- und Umweltbereich – Tagungsband des
Workshops der GOR-Arbeitsgruppen "OR im Umweltschutz" und
"Entscheidungstheorie und Praxis“ am 01. und 02. März 2012 in Goslar, S. 21-39.
[5] Hirsch, C., Hillemacher, L., Block, C., Schuller, A. & Möst, D. (2010): Simulations in
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umweltschonende Energieumwandlung und -nutzung mbH, Kiel.
[7] Steiner, P. O. (1957): Peak Loads and Efficient Pricing, in: The Quarterly Journal of
Economics (1957) 71 (4): S. 585-610.
_______________________
Diese Arbeit entstand im Rahmen des Forschungsprojektes „MeRegio – Aufbruch zu Minimum
Emission Regions“ im Rahmen der durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie der
Bundesrepublik Deutschland geförderten „E-Energy“-Projektfamilie.
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