Smart Metering

Smart Metering:
Potenziale und Erfolgsfaktoren für Energieeinsparung
in Haushalten durch intelligente Zähler-,
Kommunikations- und Tarifsysteme
Dr. Siegfried Behrendt
Jahrestagung Wissenschaftsforum Green IT
Berlin, 2.11.2011
Smart Meter: neue Generation von Stromzählern
Herkömmlicher
Elektromechanischer
Ferrariszähler
Neuer Smart
Meter
Elektronische Zähler: zur
bidirektionalen
Datenübertragung, der die
herkömmlichen „schwarzen“
Stromzähler ersetzen soll.
Komponente einer
komplexen
Kommunikationsinfrastruktur
Dadurch sind eine Reihe
neuer Funktionen für Kunden
und Stromanbieter möglich.
Energieeinsparung und Lastmanagement durch neue
Funktionen
• Anzeige und Vergleich des Verbrauchs und der Stromkosten über einen
bestimmten Zeitraum, z.B. Stunden, Tage, Monate oder Jahre (Transparenz)
• Speicherung und Auswertung der Verbrauchsdaten, auch durch den Kunden
selbst am eigenen Computer (Feedback)
• Automatische Zählerfernablesung sowie Fern-Ein und Abschaltung der
Stromzufuhr durch den Energieversorger
• Monatsgenaue Abrechnung des Stromverbrauchs
• Lastmanagement: Lastverschiebung durch Tarifanreize
• Speicherung (Wärme/Kälte) Kühlschrank, Gefriertruhe, Wärmespeicher in
Kombination mit Brennstoffzelle oder Wärmepumpe), Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge
Chancen: Steigerung der Energieeffizienz, Kostenreduktion durch
Automatisierung des Messwesens, verbessertes Netzmanagement bis hin
zur Vermeidung neuer Kraftwerkskapazitäten.
Bis 2020 müssen 80% der Haushalte (EU) mit
Smart Metern ausgestattet sein
§9 MessZV
Anschlussnutzer haben das Recht, Dienstleister für Messstellenbetrieb
und Messung frei zu wählen
§ 40 Absatz 1
EnWG
Ausweis der Entgelte für Messstellenbetrieb und Messung in
Rechnungen an Letztverbraucher.
§ 40 Absatz 2
EnWG
Letztverbraucher können eine monatliche, viertel- oder halbjährliche
Abrechnung für Strom- und Gaslieferungen einfordern.
§ 21 b Absatz 3a
Messstellenbetreiber sind verpflichtet, bei Neubauten und bei
umfänglich sanierten bzw. renovierten Gebäuden Messeinrichtungen
einzubauen, die den tatsächlichen Energieverbrauch und
Nutzungsdauer anzeigen.
§ 21 b Absatz 3b
EnWG
Der Messstellenbetreiber muss allen Strom- und Gasverbrauchern auf
Wunsch die Umstellung auf Smart Meter anbieten.
§ 12 MessZV
Der Netzbetreiber hat einen elektronischen bzw. vollautomatischen
Datenaustausch in einheitlichem Format zu ermöglichen
§ 40 Absatz 3
EnWG
Energieversorgungsunternehmen müssen last- oder tageszeitvariable
Stromtarife anbieten.
Smart Meter in Deutschland bisher kaum
installiert
Keine Erstattung der
Mehrkosten für
Netzbetreiber
Einbaupflicht bei
Neubauten und
Renovierungen nur
soweit technisch
machbar und
wirtschaftlich zumutbar
Kaum Spielraum bei
der Tarifgestaltung
Ungeklärte
Datenschutzfragen
Fehlende
Kommunikationsstandards
ADL 2011
Der von der Bundesregierung angestrebte marktgetriebene
Prozess zur Einführung von Smart Metering hat bei weitem
nicht die gewünschte Dynamik erreicht
Deutschland
40
progressive Szenario mit einer
jährlich wachsenden Anzahl an
Installationen um den Faktor 1,33 zur
Erreichung einer Mindesabdeckung
von 80% nach Vorgaben des 3. EU
Binnenmarktpakets
Installationen in Millionen Stück
35
30
25
Regulatorische Push:
20
Novellierung des EnWG (Juni 2011)
15
10
konservatives Szenario nach
Angaben der BNA mit einem
20% Anschluss in 2020
Technology Push:
Standardisierung
5
0
2010
2011 BSI: Schutzprofil für Smart
Metering
2012
2014
2016
2012 EU-Standards für Smart
Jahr Grid
Referenz Architektur
2018
2020
Der Begriff „Smart Meter“ ist fast gänzlich
unbekannt
forsa 2010
Kosten-Nutzen-Verhältnis überzeugt viele
Verbraucher nicht Zurückhaltende Verbraucher
Forsa Umfage Mai 2020
Anschaffungskosten
• Verbraucher befürchten erhebliche
Mehrkosten.
40 bis 100€ (z.B. EDL 21 bei
Vattenfall 45 € ggf. zuzügl.
Adapter)
• Nur 4% würden sich ein derzeit übliches
kostenpflichtiges Gerät einbauen
lassen.
• Eine große Mehrheit würden einen
Smart Meter einbauen, wenn der Zähler
kostenlos wäre.
• Fehlen flexibler Tarife (meist nur einen
Tag- und Nachttarif)
Zurückhaltende Verbraucher
Monatliche Miete
z.B. 15€ bei Yello Strom, davon
3,99€ für Sparzähler-Paket
Ersparnis
12 bis 50 € (BNA)
Bevorzugtes Einführungsszenario: modulare
Zählerarchitektur
Austausch des alten Zählers gegen
einen integrierten Smart Meter. Einbau
auf Kundenwunsch und gegen Gebühr.
Kostenloser Austausch
der alten Zähler gegen
neue Basiszähler. Einbau
eines Zusatzmoduls
(flexible Tarife; Analyse
der Verbrauchsdaten am
PC..)
forsa 2010
Höhe der Energieeinsparungen durch Feedback
und Transparenz
Metastudien zu Feedbackstrategien
Autor(en)
Rahmen
Zeitraum
Stromverbrauch
Abrahamse
(2005)
38 Interventionsstudien zum
Energiesparen
1977-2003
-12% bis + 11%
Darby (2006)
38 Studien
1978-2006
-5% bis -15%
Fischer (2007)
26 Projekte in 11
Ländern
1987-2006
-5% bis -12%
Parker (2006)
Über 15
zugängliche
Studien
1977 bis 2005
-10% bis –15%
Die Wirkungen streuen in Abhängigkeit von den Technologien und den
Rahmenbedingungen.
Ein hohes Energieeinsparpotenzial besitzen
verbrauchs- und lastvariable Tarife
Zeitvariable Tarife mit Smart Meter
Siedlung Weißenssee
Stromverbrauch :
- 7%
Stromkosten :
- 23,1%
Projekt Intelliekon
Stromverbrauch :
- 9,5%
(zum Vergleich: -3,7% durch Visualisierung)
Riedel AT 2010, Intelliekon 2011
Einflussfaktoren
Anreize durch sinkenden Arbeitspreis und nicht Belohnung des
Mehrverbrauchs, wie heute üblich.
Höhe des Potenzials hängt von den verfügbaren großen Lasten in den
Haushalten ab (z.B. Wärmepumpen, E-Mobilität)
Notwendigkeit der Flexibilisierung (Lastspitzen, fluktuierende Erzeuger)
Einsparpotenzial: Selbsteinschätzung der
Verbraucher
forsa 2010
Feldstudien: Höhe und Dauerhaftigkeit der
Stromeinsparungen
Projekte
Etelligence
E-DeMa
Beschreibung
Energiemarktplatz auf dem Netzbetreiber, Produzenten und Nutzer verhandeln
Entwicklung und Demonstration dezentral vernetzter Energiesysteme hin zum E-Energy
Marktplatz
MeRegio
Energieampel, Anschluss steuerungsfähiger Geräte, Integration von Stromspeicher,
Vernetzung der Anbieter mit den Kunden über einen gemeinsamen Markt
Modellstadt Mannheim
200 Test-Haushalte mit elektronischem Stromzähler, davon mehr als 100 mit
Energiebutler
RegModHarz
Regenerative Modellregion Harz, bisher allerdings nur Fragebogenaktion zu
Verbrauchsverhalten
Weißenfels
Laststeuerung der Elektrogeräte mit Smart Meter, Feldversuch mit Hoch- und
Niedrigtarifzeiten in einer Wohnsiedlung
Intelliekon
1000 Haushalte, Visualisierung des Stromverbrauchs, zeitvariable Tarife
Smart Watts
Steigerung der Selbstregelfähigkeit des Energiesystems durch die Etablierung eines
Internets der Energie
durchschnittliche Energie-Einsparung pro Haushalt in den ersten vier Monaten 7,8
Prozent.
Universität Delft
Gestaltung der Smart-Metering-Systeme
Niedrige Nutzungsbarriere: Feedback sollte möglichst
einfach zugänglich und keine komplexe Installation
benötigen.
Starke Integration in den Alltag
Zeitnahe Informationsbereitstellung: kontinuierlichees
Feedback führt zu den größten Spareffekten:
Aufschlüsselung des Gesamtverbrauchs
Energieberatung und Tipps zur Energieeinsparung
Mit Blick auf die Gesamtbevölkerung muss mit
einer geringeren Wirkung gerechnet werden
Deutsche Energieagentur: 5 bis 10% Energieeinsparung
pro Haushalt
Bundesnetzagentur: Einsparung von 1,9 bis 8% für einen
Haushalt mit 3165 kWh
Price Waterhouse Coopers: 3,5% mittlere
Energieeinsparung für Österreich
Econcept: 5% mittlere Energieeinsparung für die Schweiz
Eigenverbrauch der Geräte und
Netzinfrastrukturen kann beachtenswert sein
Messgeräte EHZ
ca. 13 kWh/a (Ferraris-Zähler: ca. 30 kWh/a)
Kommunikationsin PLC-Anbindung
frastruktur
MUC: 9 – 22 kWh/a
Datenkonzentratoren:
35-44 kWh/a
Bridges 8,5 kWh/a
Feedbacksysteme
GPRSÜbertragung
GSM Netz:
2,5 kWh/a für die
tägliche
Übertragung von
Lastgängen mit
96 Werten
DSL-Übertragung
Router: ca. 2,5 W
DSL-Modem: 6-8 W
Datenübertragung via
Internet 0,12 kWh/a
Display: 0,01 kWh/a (einfaches Display) bis 26 (17-87) kWh
(farbiges Display)
Energieverbrauch Inhouse-Anbindung 10 bis 20 kWh/a
Server
0,44 kWh/a für die tägliche Übertragung von Lastgängen mit 96
Werten (1 MB Datenmenge/Monat)
KEMA 2009, PwC 2010, EC Institute for Energy 2008
Einflussfaktoren: Art des Displays, Übertragungsmedien, Häufigkeit der
Übertragung, Übertragung je Haushalt oder Gebäude …
Energiebilanz für ausgewählte Konfigurationen
Schlankes SM
MUC
Messrate nach
BNA
Übertragung je
Gebäude
0,3 % eines 4 Personen-Haushalts
16,5 kWh
0,5 % eines 2 Personen-Haushalts
Einfaches
Display (8‘‘)
SM: Echtzeit
Visualisierung
AMM
Echtzeit
GPRSÜbertragung
Farb-Display(14‘‘)
2,0% eines 4 Personen-Haushalts
109 kWh
3,2 % eines 2 Personen-Haushalts
Unter welchen Voraussetzungen kann Smart Metering
einen Beitrag zur effizienten Energienutzung leisten?
• Der Rollout selbst trägt zur Energieeffizienz nicht bei. Einsparungen
von 0,3 bis 3% notwendig.
• Die neuen Infrastrukturen für Smart Metering sollten derart
ausgestaltet sein, dass ihr Eigenverbrauch nicht die Einsparungen
überwiegt (EuP-Richtlinie etc.)
• Neue Tarifmodelle: Anreize. Die erreichbaren Einsparungen und
Lastverschiebungen sind abhängig von den Preisverhältnissen zwischen
den einzelnen Tarifstufen.
• Mehrwert und Akzeptanz: Häufiges Feedback zum Verbrauch mit
Zusatzinformationen, Datenschutz…
• Baustein für dezentrales Energiemanagement (Erdwärme,
Solarenergie) und Smart Grids zum Lastmanagement (regenerativer
Energien, E-Fahrzeuge)
• Modularer Aufbau und bedarfsgerechtes Rollout von Smart Metern:
Konzentration auf Basiszähler unter Nutzung vorhandener Schnittstellen
Kontakt
Dr. Siegfried Behrendt
 +49-30-803088 10
[email protected]
Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung
Schopenhauerstr. 26 / 14129 Berlin
 +49-30-803088 88
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