Demand-Response-Management Das energieflexible Gebäude

In den vergangenen Jahren wurden im Rahmen von KRaFT – steht für: KundenoRientierte FlexibititätspoTenziale – Methoden und Werkzeuge zur Erschließung und Steuerung von Flexibilitätsoptionen entwickelt. Beteiligt waren BET (Projektleitung, Energiemarktentwicklung), die Fachhochschule Aachen (energiewirtschaftliche Expertise und IT-Unterstützung), Smart4Energy (Energiemanagementsysteme) und Soptim (Kommunikationsplattform). Im Mittelpunkt stand die Herausforderung, Potenziale durch innovative Formen digitaler Kommunikation zwischen Erzeugern und Verbrauchern besser nutzbar zu machen.

Die vom Aachener IT-Unternehmen Soptim entwickelte Plattform für das lokale Energiemanagement besteht aus mehreren Funktionsbereichen. „Fundamental wichtig ist, dass jeder Prosumer messwertbasiert seine aktuelle Energiesituation im Gebäude verfolgen kann“, erläutert Yves van Cauteren, bei Soptim Product Owner der Plattformlösung. Der dafür zuständige Lösungsbaustein ermöglicht unter anderem eine transparente Darstellung der aktuellen Verbrauchs- und Erzeugungswerte, die Einbeziehung von Elektromobilen und Stromspeichern, eine Energieprognose für die nächsten sieben Tage und diverse Visualisierungsfunktionen.

Ein weiteres Feature betrifft das Thema Eigenversorgung. Der Grad der Versorgungsautarkie eines Prosumers wird dabei permanent errechnet und visualisiert. Dies macht auch Verschiebe- und Verkaufspotentiale sichtbar. „Der Prosumer erkennt auf einen Blick, wann er etwa den Anteil der Eigennutzung des selbst erzeugten Stroms steigern und damit seine CO₂-Bilanz verbessern kann“, erläutert van Cauteren.

80 Prozent Autarkie im Jahresdurchschnitt

Man habe in der dreijährigen Testphase ein genaueres Bild über die tatsächlichen Verbrauchs- und Erzeugungsstrukturen erhalten, unter anderem wurden die Ist-Wert für Autarkie und CO₂-Einsparung permanent ermittelt, berichtet der Soptim Mitarbeiter. Dabei kam man auf interessante Ergebnisse. Mittels Simulationen basierend auf den Echtzeitdaten konnte für einen Vier-Personen-Haushalt mit Elektroauto und 13 kWp-PV-Anlage inklusive der Simulation eines 15 kWh-Speichers im Jahresdurchschnitt 2019 ein Autarkiegrad von 80 Prozent ermittelt werden. In den Monaten Mai bis September lag die Selbstversorgung sogar zwischen 90 Prozent (Mai) und 99 Prozent (Juni).

Niedriger liegen die Werte bei Gewerbekunden. Der Beispielsfall umfasst hier die Gewerbeimmobilie eines Softwareherstellers mit Serverinfrastruktur, Klimaanlage und Lademöglichkeit für zwei Elektrofahrzeuge sowie einer 100 kWp-PV-Anlage. Inklusive der Simulation eines 20-kWh-Stromspeichers ermittelte die Software einen durchschnittlichen Autarkiegrad von 25 Prozent. Im Zeitraum Mai bis September lagen die Werte zwischen 30 Prozent (September) und 41 Prozent (Mai). Mit einem „spielerischen Ansatz“ haben die Projektpartner dabei versucht die Verhaltensänderungen zu optimieren. So soll etwa das Feature „Schlag Deine Prognose“ die Nutzer dazu anreizen, ihre prognostizierten Autarkie-Werte für die Folgewoche in der Realität zu übertreffen. Hierzu wird ihnen das Ergebnis permanent dargestellt und zusätzlich wird die Verschiebung von Lasten in Zeiträume mit hoher PV-Ausbeute belohnt.

Basis für maßgeschneiderte Angebote

Da die Plattform eine direkte Verbindung zum Stromlieferanten herstellt, eröffnet diese laut Soptim dem Energieversorger Optionen, dem Prosumer auf Basis der gewonnenen Daten maßgeschneiderte Angebote zu machen. „Aktuell kennt der Versorger von seinen Kunden meist nur Name und Jahresverbrauchsprognose und Lastgang. Wir liefern ihm darüber hinaus auch Informationen zu den tatsächlichen Lastgängen – inklusive der Erzeugung – und auch Input zur „Ausstattung“ des Kunden“, konkretisiert van Cauteren. Beispielsweise könne man für Kunden mit Elektroauto aber ohne Speicher, Tarife für genau diese Zielgruppe maßschneidern. In diesem Falle möglicherweise ein günstiger Energietarif verbunden mit einem stationären Stromspeicher und einer Wallbox mit Steuerungsfunktion. „Diesen Bedarf zu bedienen, kann für den Versorger viel lukrativer sein, als dem Kunden nur den reinen, immer geringer werdenden Rest-Strom zu liefern“, hat der Product Owner ausgemacht.

Mit der steigenden Nachfrage nach digitalen Energieangeboten skizziert van Cauteren einen weiteren Anwendungsfall für die Plattformlösung. Während der Vertragslaufzeit werden hier die Messdaten dauerhaft an die Backendsysteme durchgeschleust und stehen so für Prognoseoptimierungen und weitere Folgeprozesse zur Verfügung.

In der aktuellen Version gibt es noch keine Markt- beziehungsweise Börsenanbindung. Laut van Cauteren ist die entwickelte Lösung insbesondere für Betreiber interessant, deren Anlagen aus dem EEG fallen. Hintergrund ist, dass es dort vor allem darum geht, möglichst hohe Eigenverbrauchsquoten zu erreichen und eventuell eine Vermarktung oder Poolung der Überschüsse zu organisieren.

Lösung „localpioneer“ erstmals auf der E-World

Schon bald wird die Lösung am Markt verfügbar sein. Auf der diesjährigen E-World 2020 präsentiert Soptim unter dem Namen „localpioneer“ eine Version, die erste Services für Prosumer und Energieversorger umfasst. Danach sollen laut van Cauteren sukzessive weitere Bausteine folgen. Diese adressierten Themen wie die Abbildung von Communities, Sharing-Ansätze, Vertragsabwicklung oder die Einbindung von Stromspeichern und weiterer Elektroauto-Hersteller.

Auch die Option eines vollautomatisierten Betriebs durch den Energielieferanten wird in Erwägung gezogen. Aktuell bekommt der Kunde Hinweise, in welchen Zeiträumen etwa das Elektroauto geladen werden sollte. Van Cauteren prognostiziert aber: „Ein direkter, vollautomatisierter Betrieb durch den Energielieferanten wird in einigen Jahren ein „normales Energieprodukt“ darstellen.“ Die Frage nach einer Prognose werde sich dann gegebenenfalls umkehren. Dabei legt der Energielieferant den Fahrplan für den Folgetag fest und steuert entsprechend PV-Anlage, Speicher, E-Auto oder Wärmepumpe.

Regulatorische Hürden abräumen

Doch für eine ideale Umsetzung der Potenziale muss auch auf politischer und regulatorischer Ebene noch einiges passieren. „Es bestehen durchaus einige interessante Geschäftsmodelle, eine große Verbreitung von innovativen Ansätzen findet aber noch nicht statt“, betont Jörg Ottersbach, Projektmanager bei BET. Das Aachener Beratungsunternehmen fungiert im Rahmen des KRaFT-Projekts als Projektkoordinator. Schwerpunkt der Tätigkeit ist neben der Analyse und Bewertung von Geschäftsmodellen in virtuellen Kraftwerken inklusive Modellierung und Bewertung von Flexibilitäten mit Hilfe des BET-Energiemodells auch das Ermitteln regulatorischer Hemmnisse.

Otterbach nennt auf die Frage nach den konkreten Hürden, neben dem stockenden Smart-Meter-Rollout unter anderem die fehlende Einführung zeitvariabler Tarife und mangelnde Steuerungsmöglichkeiten von Verbrauchern. Zudem fordert er, Sektorkopplungs-Technologien etwa durch Senkung der Steuer- und Abgabenlast des in Wärmepumpen eingesetzten Stroms zu stärken und fordert Investitionsanreize für Netz- und Messstellenbetreiber in intelligente Infrastruktur.

Prosumager wird zum Standard-Kunden

Dennoch ist sich van van Cauteren sicher: „Gesellschaftliche Bewegungen wie Fridays4Future werden sowohl bei Gewerbe und Industrie als auch in privaten Haushalten in den nächsten Jahren zu explosionsartigen Zuwächsen in genau diesen Technologien führen.“ Das bedeute auch, dass der Prosumer (Producer+Consumer) oder mehr noch der Prosumager (Producer+Consumer+Storage+Manager) der zukünftige Standard-Kunde für Energieversorger sein werde. Umso wichtiger sei es, bereits heute Lösungen anzudenken und auszuprobieren, um die neu aufkommenden Wünsche und Bedürfnisse frühzeitig anzugehen, betont er. Darüber hinaus zeigten die möglichen Autarkiegrade eine klare Tendenz auf, „in welche Richtung sich die Mengen verlagern, die ein Energielieferant künftig noch verwaltet“.