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Intelligente Energiesysteme der Zukunft Smart Grids Pioniere in Österreich Strategien – Projekte – Pionierregionen Wien, 2010

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Intelligente Energiesysteme der ZukunftSmart Grids Pioniere in Österreich

Strategien – Projekte – PionierregionenWien, 2010

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Intelligente Energiesysteme der ZukunftSmart Grids Pioniere in Österreich

Strategien – Projekte – PionierregionenWien, 2010

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SMART GRIDS PIONIERE 1

Die Lösung der Energiefrage ist eine der zentralen gesellschaftlichen Zukunftsaufgaben. Es gilt ein sicheres,umweltfreundliches und kostengünstiges Energiesystemzu gestalten, welches auch den sozialen Bedürfnissen derMenschen gerecht wird. Eine wesentliche Voraussetzungdafür sind umfassende, langfristige und konsistente Stra-tegien. Aufgabe des in meiner Verantwortung liegendenBereichs der Energieforschungs- und Technologiepolitik istes diese Strategien und Konzepte permanent weiterzuent-wickeln und den aktuellen Gegebenheiten anzupassen.

Die Entwicklung der Smart Grids ist eine wesentliche Basisfür ein modernes, intelligentes Energiesystem der Zukunftund stellt weltweit eine der großen wirtschaftlichen undtechnologischen Herausforderungen dar. Gleichzeitig ent-stehen dadurch Chancen für neue Technologien wie z. B.die Elektromobilität.

Deshalb ist es erfreulich, dass sich österreichische Ener-gieversorger - die auf jahrzehntelange Erfahrungen mit dezentraler Energieerzeugung zurückgreifen können – Industrieunternehmen, aber auch Klein- und Mittelbetriebegemeinsam mit Forschungsinstitutionen und Universitätenbereits aktiv und erfolgreich dieser Thematik widmen. Umdie geforderte Innovationskraft der Akteure zu stärken unterstützt das Bundesministerium für Verkehr, Innovationund Technologie diese Entwicklung im Rahmen seinerSchwerpunkte und Programme.

Doris Bures

Bundesministerin für Verkehr,Innovation und Technologie

Vorwort

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Inhalt

SMART GRIDS PIONIERE2

DG-Demo-Netz Kunde und Markt Energieeffiziente Lebensmittel-kühlung in Supermärkten

Energie neu denken

PIONIERREGIONEN

FORSCHUNGSPROJEKTE

Smart Services für den Großraum LinzSeite 30

Smart Distribution GridBiosphärenpark Großes WalsertalSeite 10

Smart Microgrid MurauSeite 22

Smart Community GroßschönauSeite 26

Smart Infosystems VöcklabruckSeite 34

Smart Infrastructure SalzburgSeite 16

Die vorliegende Broschüre stellt eine Auswahl aktueller Forschungsarbeiten zum Thema Smart Grids in Österreichdar. Darüber hinaus werden Regionen in Österreich dargestellt, in denen diesbezügliche Fragestellungen bereitskonkret am Beispiel des jeweiligen Energiesystems aufgegriffen werden. Insbesondere werden die spezifischen An-sätze sowie die jeweilige Interessens- und Motivlage dieser Pionierregionen und ihrer Akteure dargestellt.

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SMART GRIDS PIONIERE 3

Iron Concept Smart Metering-Pilot Power Snap-Shot-Analysis by Meters

€CO2 – Energie- und Klimaschutz-management

Intelligente Energiesysteme, eine Schlüsselfrage für die Low Emission Gesellschaft 04

Smart Distribution Grid Biosphärenpark Großes Walsertal – Netzintegration verteilter Erzeugung 10

DG Demonetz – Demonstrationsnetze mit hohem Anteil an dezentraler Erzeugung 14

Smart Infrastructure Salzburg – Integrierte Infrastrukturplanung 16

Kunde und Markt – aktuelle Forschungsarbeiten 20

Energieeffiziente Lebensmittelkühlung in Supermärkten –Elektrischer Spitzenlastausgleich in Lebensmittelketten 21

Smart Microgrid Murau – Regionale, ausfallsichere Elektrizitätsversorgung in der Region Murau 22

Energie neu denken – Wie kann der Smart Grid Kunde Teil einer aktiven, vernetzten Community werden? 24

Smart Community Großschönau – Kommunale Infrastruktur und Verbraucher als Schlüsselelemente eines intelligenten Energiesystems 26

IRON Concept – Ressourcenoptimierung im Stromnetz 28

Smart Metering-Pilot – Motivlagen und Motivationen von Endkunden 29

Smart Services für den Großraum Linz 30

Power Snap-Shot-Analysis by Meters – Entwicklung einer innovativen Analysemethode zur Optimierung von Elektrischen Niederspannnungsnetzen 33

Smart Infosystems Vöcklabruck – Intelligente Mess- und Informationssysteme in der Smart Meter Testregion 34

€CO2 – Energie- und Klimaschutzmanagement 36

Technologieplattform Smart Grids Austria 37

Exzellente Forschung im Bereich Smart Grids Austrian Institute of Technology – Energy Department 38

Kontakte 40

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SMART GRIDS PIONIERE4

Intelligente Energiesysteme, eine Schlüsselfrage für die Low Emission Gesellschaft

Mittel- und langfristig hat unser Wirtschaftssystemgroße Herausforderungen zu bewältigen. Wir sind mitzunehmender Ressourcenknappheit bei Energie undFläche sowie dem Klimawandel und der CO2-Proble-matik konfrontiert. Gleichzeitig wachsen unsere Ener-gie- und Mobilitätsbedürfnisse. Wir erleben einendemographischen Wandel hin zur Ageing Society undsind eingebunden in eine globalisierte Wirtschaft in deres gilt Wettbewerbsfähigkeit und Beschäftigung auf-recht zu erhalten.

Vor diesem Hintergrund ist mit dramatischen Umwäl-zungen in unserem Wirtschaftssystem zu rechnen. Dieneue Zukunftsvision ist der Aufbau einer „Low CarbonEconomy“ und wir stehen vor der Aufgabe adäquateInnovationsstrategien zu entwickeln, die es ermögli-chen diesen Umbau in zügigem Tempo und geordnetablaufen zu lassen. Enorme gesamtgesellschaftlicheAnstrengungen werden erforderlich sein. Um den Klimawandel auch nur einigermaßen hintan halten zukönnen müssen die globalen CO2-Emissionen um nichtweniger als die Hälfte des Wertes von 2005 reduziertwerden, wie wir aus den entsprechenden Untersu-chungen des Intergovernmental Panel on ClimateChange (IPCC) wissen. Die Industrieländer haben dabeiden überwiegenden Anteil zu tragen und so schlägt dieEuropäische Kommission in ihrer Kommunikation zum„Strategic Energy Technology Plan (SET-Plan)“ vomOktober 2009 vor, bis 2050 eine Reduktion der Treib-hausgase um 80% gegenüber dem Wert von 1990

Für eine, den Anforderungen der Zeit gerecht werdende, innovationsorientierte Infrastruk-tur- und Technologiepolitik sind Forschung und Technologieentwicklung, basierend aufeiner vernetzten Systemsicht wesentliche Instrumente. Darüber hinaus bedarf es umfas-sender Innovationsstrategien, die die einzelnen Entwicklungsstufen neuer Technologienbis hin zur Implementierung von Modellsystemen überspannen. Nicht zuletzt muss ihr dieverstärkte – auch länderübergreifende – Kooperation der relevanten Akteure wesentlichesAnliegen sein.

SL-Stv. MR Mag. Ingolf SchädlerLeiter des Bereichs InnovationBundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie

anzustreben. Darüber hinaus besteht dringender Hand-lungsbedarf für den Wirtschaftsraum Europa von Energie-importen und den damit verbundenen Riskenunabhängiger zu werden. Die Internationale Energie-agentur (IEA) warnt vor ernsthaften Versorgungsengpäs-sen bei Öl und Gas mit drastischen Preisentwicklungen.Nicht zuletzt ist die Verfügbarkeit leistbarer Energie-dienstleistungen auch wichtige Voraussetzung sozialerStabilität.

Zur Verfolgung der genannten Ziele bedarf es einer drasti-schen Steigerung der Energieeffizienz und des Anteils anerneuerbaren Energien in unseren Energiesystemen. Auchim Bereich des Individualverkehrs sind dringend Lösungenerforderlich. (Große Hoffnungen werden diesbezüglichderzeit in die Chancen durch eine breite Einführung vonElektromobilität gesetzt). Diskussionen auf internationalerEbene waren Anlass, Strategien zu entwickeln und Ziel-setzungen vorzuschlagen. Auf europäischer Ebene wur-den die 20-20-20 Ziele festgelegt und die Mitgliedsländerverpflichtet, entsprechende Aktionspläne zu entwickelnund umzusetzen.

Leistungsfähige, effiziente, zuverlässige und anpassungs-fähige Infrastruktursysteme – Rückgrat einer modernenGesellschaft – spielen dabei eine zentrale Rolle als „enabler“. Um die erforderliche „Smart Infrastructure“ zuentwickeln besteht einerseits entsprechend hoher For-schungs- und Innovationsbedarf und andererseits ein enor-mer Bedarf an Investitionen.

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SMART GRIDS PIONIERE 5

Aufgabe der Forschungs- und Technologieentwicklung ist es, die technologische Basis fürneue Wege und Lösungen zu schaffen, aber auch Grundlagen für die Bewertung von unter-schiedlichen Technologien und Strategien zur Verfügung zu stellen. Der vom BMVIT initiierteStrategieprozess ENERGIE 2050 beschäftigt sich seit 2004 mit diesen Fragen. Darauf aufbauendwurden die relevanten Handlungsebenen identifiziert und Empfehlungen für eine österreichi-sche Energieforschungsstrategie erarbeitet. Die Entwicklung intelligenter Energiesysteme und-netze (Smart Grids) stellt in diesem Zusammenhang eine der wichtigen Aufgaben dar.

DI Michael PaulaLeiter der Abteilung für Energie- und UmwelttechnologienBundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie

Um die für Österreich festgelegten Vorgaben und Zielezu erreichen sind zahlreiche Maßnahmen auf verschie-denen Ebenen und in verschiedenen Politikbereichenerforderlich. Es bedarf einer offensiven und strategischabgestimmten Vorgangsweise. Vor diesem Hinter-grund arbeitet das Bundesministerium für Verkehr, In-novation und Technologie an mittel und langfristigenForschungsstrategien und unterstützt eine Vielzahl vonProjekten mit technologischen und strategischen Fra-gestellungen, um damit eine Basis für die Entwicklungeiner verlässlichen, umweltfreundlichen und kosten-günstige Energieversorgung zu schaffen. Die erforder-lichen Veränderungen können allerdings nur dann inder notwendigen Zeit zu vertretbaren Kosten erreichtwerden, wenn es gelingt Energiepolitik, Umweltpolitiksowie Forschungs- und Technologiepolitik in eine um-fassende Gesamtstrategie zu integrieren.

Innovationen für Energiesysteme, Netze und

Verbraucher – Intelligente Systemtechnologien als

Schlüssel zu Effizienz und Nachhaltigkeit der

Energieversorgung

Einer der entscheidenden Schlüssel für die Energie-systeme der Zukunft liegt in der Entwicklung von Tech-nologien und Lösungen zur optimalen Systemintegra-tion eines hohen Anteils von erneuerbarenEnergiequellen bei gleichzeitiger Effizienzsteigerungbei der Energieverteilung und im Endverbrauch. Durchverbesserte Technologien, systemintegrale Gesamt-

konzepte und mit Hilfe innovativer IKT-Entwicklungenkann die Systemeffizienz erheblich gesteigert undgleichzeitig die Qualität der Energiedienstleistungenverbessert werden. Aufgrund der schweren Speicher-barkeit von elektrischer Energie und der besonderenCharakteristik elektrischer Netze mit der erforderlichenFrequenz- und Spannungsstabilisierung, aber auch weildie Bedeutung des Energieträgers elektrische Energieentsprechend den bestehenden Trends in der Zukunftzunehmen dürfte, ist der Forschungsbedarf in diesemBereich besonders gegeben.

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>>>>>Intelligente Energiesysteme, eine Schlüsselfrage für die Low Emission Gesellschaft

SMART GRIDS PIONIERE6

Im Detail bedarf es dabei dreierlei:

> Erstens der Erforschung der Möglichkeiten und Ent-wicklung der Voraussetzungen für eine optimale Inte-gration erneuerbarer Energiequellen unter Einbindungvon Energiespeichern und Berücksichtigung der Ent-wicklung einer massiv dezentralen Erzeugung.

> Zweitens der Entwicklung von effizienten Technologienund Konzepten zur Energieverteilung und im Endver-brauch sowie der systemischen Integration der bereitsbestehenden Energieinfrastruktur und der neuen Ele-mente in ein intelligentes Energiesystem.

> Drittens der geeigneten Gestaltung von Schnittstellenzwischen Mensch und Technik, um die Menschen in dieLage zu versetzen, mit dem kostbaren Gut Energie sorg-sam zu haushalten und unter Berücksichtigung wirt-schaftlicher Gesichtspunkte zur effizienten Energie-nutzung im Gesamtsystem beizutragen.

Dabei ist die Betrachtung des Gesamtsystems unter Ein-bindung aller betroffenen Akteure entlang der Energie-Wertschöpfungskette erforderlich. Insbesondere sindauch die aktive Gestaltung von Übergangsprozessen unddie Entwicklung der Rollen der einzelnen Akteure und ihrergeschäftlichen Beziehungen im Energiesystem wichtigeElemente.

Wozu Smart Grids?

Die zu entwickelnden Smart Grids Lösungen sol-len folgenden Zielsetzungen dienen:

> Weiterentwicklung der Elektrizitätsinfrastrukturals Basis für die Erreichung der politischen Zielein Richtung Nachhaltigkeit.

> bestmögliche Integration erneuerbarer Energienund dezentraler Erzeugung.

> Steigerung der Effizienz im Energiesystem undOptimierung der Infrastruktur.

> Flexibilisierung und stärkere Angebotsorientie-rung der Energienachfrage.

> Ermöglichung neuer Dienstleitungen – Metering,Smart Services, Elektromobilität, ...

> Entwicklung von Energieregionen der Zukunftmit einem hohen Maß an Eigenverantwortungfür ihre nachhaltige Energieversorgung.

MULTIFUNKTIONALE, REGIONALE ENERGIEZENTRALEN

SPEICHER

ZENTRALE ERZEUGUNG

VIRTUELLE KRAFTWERKE

SMART HOMESPROSUMERE-MOBILITY

DEZENTRALE ERZEUGUNG

PLUS-ENERGIE GEBÄUDE

MULTI COMMODITY(CHP, BIOGAS-NETZEINSPEISUNG,MICROGRIDS, WÄRME- UND KÄLTENETZE)

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SMART GRIDS PIONIERE 7

Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)

spielen in vielen Bereichen eine zentrale Rolle als En-

abling Technology.

So wird beispielsweise das elektrische Verteilnetz durcheine IKT-Infrastruktur ergänzt, die den Austausch von In-formationen zwischen Erzeugungsanlagen, Netzkompo-nenten und Verbrauchern herstellt und damit dieMöglichkeiten für Steuerung und Regelung erweitert. Da-durch können mehr dezentrale Kraftwerke an das elektri-sche Verteilnetz – das diesbezüglich zunehmend einen„Bottleneck“ darstellt - angeschlossen werden. Weiterskönnen Erzeugung und Verbrauch von Energie zeitlich bes-ser aufeinander abgestimmt werden.

KONZENTRIERTE ELEMENTE UND STRUKTUREN

z.B. Großkraftwerke, Offshore-WindparksTransportnetze, Großstädte,…

BEEINFLUSSBARE/FLEXIBLE ELEMENTEflexible Erzeugung:

z.B. Gaskraftwerke, Biomasse BHKW, Pumpspeicher-KW,...Flexible Lasten:

z.B. gewerbliche Kühllasten

NICHT BEEINFLUSSBARE ELEMENTEIntermittierende Erzeugung:z.B. Photovoltaik-KW, Wind-KW,...konstantes Energiedargebot:z.B. Laufkraftwerke, Stat. Brennstoffzellen,...Unflexible Lasten: z.B. Krankenhaus

NICHT ERNEUERBARE ENERGIETRÄGERz.B. Öl, Gas, Kohle

ERNEUERBARE ENERGIETRÄGER

z.B. Solarenergie, Biomasse,Wind,...

VERTEILTE ELEMENTE UND STRUKTURENz.B. Prosumer, Mikronetze, verteilte Kleinkraftwerke, Einfamilienhäuser,…

DIMENSIONEN DER GESTALTUNG IM ENERGIESYSTEM

z

z

y

y

xx

Die Entwicklung von Smart Grids – insbesondere im Bereich der Elektrizitätsver-sorgung – ist einer der wichtigsten nächsten Schritte auf dem Weg zur Entwicklungder Energiesysteme der Zukunft.

Michael HübnerStrategieentwicklung und ProgrammmanagementAbteilung für Energie- und UmwelttechnologienBundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie

Bei den Lastseitigen Maßnahmen können dabei Akku-mulatoren von Elektrofahrzeugen eine aktive Rollespielen. („Vehicle-to-Grid“) aber auch zum BeispielHeiz- und Kühllasten von Gebäuden, kommunale In-frastrukturen, einzelne Haushalte und ihre Geräte, oderauch miteinander verbundene Energienetze (Gas,Wärme, Strom). Die vorhandene Speicher- oder Puf-ferwirkung ermöglicht, dass die Energieabfrage ausdem Netz bis zu einem gewissen Grad zeitlich flexibelgesteuert werden kann. Das intelligente Netz (SmartGrid) verbindet also Erzeuger, Verbraucher und Spei-cher zu einem intelligenten Energieversorgungssystem(Smart System).>>>

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SMART GRIDS PIONIERE8

Das neue Systembild

Unserem Energiesystem steht also ein radikaler Wan-del bevor. Es muss in Zukunft auch den neuen Rollender Akteure im liberalisierten Energiemarkt gerechtwerden und hat den aktiven „Prosumer“ mit der Pho-tovoltaik-Anlage oder den neuen regionalen Zwi-schenhändler von Megawatt und Negawatt ebenso alsTeilnehmer wie den Einzelhaushalt, den Windpark, denBetreiber von Kleinwasserkraftwerken, den Elektro-mobilitätskunden und den Industriebetrieb.

Zukünftige Energiesysteme können also nicht mehrohne weiteres durch das klassische lineare Bild derEnergiekette von der Aufbringung über die Verteilungbis zum Endverbrauch charakterisiert und dargestelltwerden. Im neuen Systembild gibt es verstärkt Ener-gieflüsse in beide Richtungen- also auch von der Ebenedes Endverbrauchs zurück in die Ebene der Energie-verteilung bis hinauf in die Transportnetze. Die Ele-mente des Systems sind viel stärker als bisherinformationstechnisch vernetzt. Die Teilnehmer imEnergiesystem tauschen mehr Informationen aus alsbisher und insbesondere die Schnittstelle zwischendem Nutzer und den technischen Systemen ist be-wusst gestaltet, um dem Konsumenten eine aktivere Beteiligung zu ermöglichen. Daraus ergeben sich neueFragestellungen. Nicht nur neue Technologien und

Konzepte sind zu entwickeln, auch neue Geschäftsmo-delle müssen kreiert und neue Rollen antizipiert werden.Eine neue Kultur im Umgang mit Energie etabliert sich.Entsprechende Marktmodelle und Regulatorien müssendie erforderlichen Rahmenbedingungen sicherstellen.

Wichtige Systemparameter für zukünftige Energiesy-steme können in den drei Dimensionen „erneuerbare/nicht erneuerbare Energieträger“, „konzentrierte („zen-trale“) / dezentrale Elemente und Strukturen“ und „flexi-ble/unflexible Elemente“ abgebildet werden. In diesemGestaltungsraum gibt es ein Bündel von Lösungen, die zuanalysieren, zu bewerten und zu entwickeln sind. Dabeiwerden u.a. Fragen des optimalen Ressourceneinsatzes,der Vor- und Nachteile für die Versorgungssicherheit, desBeitrags zu den politische Zielsetzungen, Technologie-aspekte und volkswirtschaftliche Effekte der jeweiligenLösung zu berücksichtigen sein.

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>>>>>Intelligente Energiesysteme, eine Schlüsselfrage für die Low Emission Gesellschaft

> > > > > > NUTZEN > > > > > >> > > > > > > > > > > > > > > > > > > > ENERGIE > > > > > > > > > > > > > > > > > > > >

INFORMATION

Bedürfnisse der MenschenKultur, Lifestyle, Lebensstandard, Wertesystem, persönliche Lebensumstände, Klimawandel

ENERGIE-NUTZENENERGIETECHNOLOGIEN SCHNITTSTELLETECHNIK / MENSCH

Erzeugungzentral

Erzeugungdezentral

Transport Verteilung Endver-brauchs-technologien

> Glücksforschung> Benutzer-Verhalten> Lifestyle-Forschung

> EffizienteKraftwerke

> Technologien für erneuer-bare Energie

> Raffinerien

> Supergrids> Ultra High

Voltage> Pipelines> LNG

Forschungsthemen:> Aktive Verteilnetze> Microgrids> Multifunktionale Energiezentralen> Integration erneuerbarer

Energiequellen> Dezentrale Speicher> Virtuelle Kraftwerke> Effiziente Verbrauchstechnologien> Smart Infrastructures

<<<<<<<<<<<<<<

Forschungsthemen:> Lastmanagement> Demand Response> Smart Metering> Produkt DL-Systeme> Geschäftsmodelle> Gestaltung/Design> Persuasive Technologien> Smart Services> Energiedienstleistungen

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SMART GRIDS PIONIERE 9

Green ICT

Informations- und Kommunikationstechnologien könnenals Enabler für neue, effiziente Energiesysteme eine ent-scheidende Rolle spielen. Beiträge sind auf mehreren Ebe-nen möglich. Auf der Ebene der Technologien selbst sinddurch fortschreitende Miniaturisierung und Verbesserungder Basistechnologien Effizienzsteigerungen zu erwarten.Dabei sind allerdings Lebenszyklus- und Umwelteffektezu berücksichtigen. Wie am Beispiel Smart Grids deutlichwird, werden große Potenziale auch in der Effizienz -steigerung durch den Einsatz von IKT zum besseren Ener-giemanagement gesehen. Weitere Beispiele dafür sindMotorsteuerungen oder die Gebäudeklimatisierung. Negativ wirken sich allerdings Induktionseffekte aus, dieeinen Mehrverbrauch in anderen Sektoren durch dieSchaffung neuer Möglichkeiten generieren. Auch der Eigenenergieverbrauch der IKT-Systeme ist zu berück-sichtigen

Darüber hinaus werden Hoffnungen in mögliche Beiträgeder IKT zu einem tief greifenden Strukturwandel hin zueiner dematerialisierten Wirtschaft gesetzt- Stichwort Videokonferenz statt Flugreise. Wie bei allen Bemühun-gen um Effizienzsteigerung sind dabei Rebound Effektedurch freiwerdende Ressourcen wie Kapital und Zeit ein-zukalkulieren. Die gesellschaftliche Bedeutung einerimmer stärkeren Abhängigkeit von kritischen Infrastruktu-ren ist aufzuzeigen und bei der Systemgestaltung und beiEntscheidungsprozessen zu berücksichtigen.

Die Entwicklung von Smart Grids Lösungen ist ein ent-scheidender nächster Schritt auf dem Weg zu Ener-giesystemen der Zukunft. Österreichische Expertenund Unternehmen beteiligen sich in Forschungspro-jekten bereits aktiv an dieser Entwicklung. Die erar-beiteten Konzepte, Technologien und integralenLösungsansätze sollen in Modellregionen erprobt unddemonstriert werden, damit einerseits Praxis-Erfah-rungen in die weitere Entwicklung einfließen könnenund andererseits anschauliche und multiplizierbarebest practice Beispiele geschaffen werden. Dabei sinddie konkrete Problemlage im regionalen Energiesy-stem – wie beispielsweise das Erreichen von System-grenzen durch den weiteren Ausbau von Kleinwasser-kraft – oder die Motivation der Akteure – wie bei-spielsweise die Selbstdefinition als Öko-Energieregion– wesentliche Faktoren in Bezug auf langfristige Rea-lisierungschancen. Die Vorliegende Broschüre zeigt ei-nige Ansätze und Forschungsarbeiten beispielhaft auf.

“making more from less“IKT ALS TEIL DER LÖSUNG

IKT ALS TEIL DES PROBLEMS

+

–Lebenszyklus-Effekte Induktionseffekte Rebound Effekte

Energiemanagement, Steuerung und Regelung

dematerialisierte Wirtschaft

TECHNOLOGIE ANWENDUNG TIEFGREIFENDER STRUKTURWANDEL

ENERGIE- UND RES SOURCEN-

EFFIZIENZ

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Smart Distribution Grid Biosphärenpark Großes WalsertalNetzintegration verteilter Erzeugung mittels aktiver Verteilernetze

Österreichs westlichstes Bundesland - Vorarlberg - hatsich zum Ziel gesetzt, langfristig energieautonom unddamit unabhängig von Preissteigerungen und Versor-gungsengpässen bei Öl und Gas zu werden. Dabeisetzt man auf Energieeffizienz, den weiteren Ausbauerneuerbarer Energien und eine veränderte Mobilität,etwa durch Elektrofahrzeuge (www.vlotte.at). Schonheute kommen fast 30% des Energiebedarfs des Landes aus erneuerbarer Energie. Diese stammt aus18 Wasserkraft-Großanlagen, ca. 240 Kleinwasser-kraftwerken, rund 12.900 solarthermischen Anlagen,910 Photovoltaikanlagen, 5.000 Wärmepumpen und 37Biogasanlagen.

Damit ein weiterer Ausbau – insbesondere der nochausbauwürdigen Kleinwasserkraft – unter wirtschaftli-chen Gesichtspunkten möglich ist, bedarf es zum Teilneuer Konzepte für deren Anbindung ans Elektrizitäts-netz. Die Kosten für die Verstärkung der Netze und insbesondere der Bau neuer Leitungen sollen möglichstgering gehalten werden. Die Lösung ist die Entwick-lung bidirektionaler, intelligenter Verteilernetze. Jene unterste Netzebene also, an der die Verbraucher ange-koppelt sind, soll in Zukunft verstärkt die Einspeisungaus dezentralen Erzeugungsanlagen aufnehmen undüberschüssige Energie an übergeordnete Netzebenenweitergeben können.

Insbesondere in ländlichen Regionen mit dünner Besied-lung und ohne große Verbraucher stößt beim Anschlusseiner größeren Anzahl dezentraler Kraftwerke das her-kömmliche Verteilernetz zunehmend an seine Grenzen.Beispiele dafür im Versorgungsgebiet des Vorarlberger Lan-desenergieversorgers VKW sind das Große Walsertal, aberauch das Montafon und Netzabschnitte im Arlberggebiet,wo ohne zusätzliche Maßnahmen kein weiteres Kraftwerkmehr im Netz untergebracht werden kann.

Die Situation – beispielsweise im 20km langen Biosphä-renpark Großes Walsertal – ist durch einen charakteristi-schen jahreszeitlichen Verlauf geprägt. Im Winter ist derEnergieverbrauch im Tal durch den Wintertourismus, ver-bunden mit dem Betrieb von Schiliften und Hotels, relativhoch. Durch die niedrige Wasserführung sind die produ-zierten Energiemengen der Wasserkraftwerke in diesemZeitraum eher gering. Das Tal ist dann ein großer Verbrau-cher und Energie muss vom Taleingang bis ans hintersteEnde transportiert werden. Im Frühjahr während derSchneeschmelze und im Sommer bei Niederschlägen hin-gegen liefern die Wasserkraftwerke mit einer derzeit in-stallierten Leistung von insgesamt rund 3 MW eine großeMenge Energie, die im Tal von den wenigen Wohnhäusernund Kleingewerbebetrieben nicht verbraucht wird. Am Tal -ende speisen zwei Wasserkraftwerke mit je 800 kW unddann entlang des Netzes eine Reihe von kleineren Kraft-werken ein. Das Tal wird also zum Energielieferanten, dieEnergie muss von weit hinten im Tal abtransportiert werden.

SMART GRIDS PIONIERE10

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PIONIERREGIONEN

SMART GRIDS PIONIERE 11

„Bites statt Bagger! Das Aktive Verteilernetz ist sozusagen ein neuer Schraubenschlüssel im Werkzeugkoffer der Verteilernetzbetreiber. In kritischen Netzabschnitten werden damit neue Lösungsansätze möglich.“ Reinhard Nenning, VKW-Netz AG

Das GroßeWalsertal als Kraftwerk

als Verbraucher

Das GroßeWalsertal als Kraftwerk

als Verbraucher

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>>>>>Smart Distribution GridAktives Verteilernetz im Biosphärenpark Grosses Walsertal

SMART GRIDS PIONIERE12

müssen daher neue Regelungskonzepte und Regler ent-wickelt werden, um diese komplexe Situation zu beherr-schen und die erneuerbaren Energien mit möglichst wenigAufwand in das Verteilernetz zu bringen.

In einem Demonstrationsprojekt soll nun – aufbauend aufden vielversprechenden Ergebnissen des Projektes „DGDemoNetz“ das Konzept des aktiven Verteilernetzes um-gesetzt und getestet werden. Die neue Technologie kanndann auch in anderen Regionen eingesetzt werden.

Die Herausforderung für das zukünftige Verteilernetzbesteht darin, dass es in der Lage sein muss, Energiein beide Richtungen zu transportieren. Das Netz mussdabei so geregelt werden, dass die vorgeschriebenenMinimal- und Maximalwerte der Netzspannung anjedem Punkt des Netzes eingehalten werden können,obwohl die Kraftwerke mit ihrem wechselnden Ener-gieangebot an verschiedenen Punkten des Netzes ein-speisen und der Energiebedarf der einzelnenVerbraucher ebenfalls schwankt. Nur wenn dies gelingt,kann die Funktion der angeschlossenen elektrischenGeräte und Anlagen gewährleistet werden. Die Situa-tion wird mit jedem hinzukommenden Kraftwerk undmit wachsender Differenz zwischen Sommer und Win-ter komplexer. Im Großen Walsertal kann unter den jet-zigen Voraussetzungen kein Kleinwasserkraftwerkmehr angeschlossen werden. Das ausbauwürdige undderzeit ungenutzte Dargebot für weitere Kleinwasser-kraftwerke liegt bei einer Leistung von weiteren 10MW und konkrete neue Anfragen liegen schon vor. Es

„Wenn wir als Netzbetreiber den volkswirtschaftlichenNutzen im Auge haben, passt es, dass wir uns engagieren.Zu unserem Auftrag als Landesenergieversorger gehört dieUnterstützung der Energieziele ebenso wie eine möglichstkostengünstige und sichere Versorgung der Region mitelektrischer Energie“ Werner Friesenecker, VKW-Netz AG

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KontaktProk. DI Friesenecker [email protected] (HTL) Nenning Reinhard reinhard.nenning@vkw-netz-atVKW-Netz AGwww.vkw-netz.at

KooperationspartnerSiemens ÖsterreichAustrian Institute of Technology (AIT)Energy Economics Group, TU-Wien

PIONIERREGIONEN

SMART GRIDS PIONIERE 13

SpannungsbandmanagementDie Kurvenverläufe zeigen die minimalen und maximalenSpannungen in einem Netz im Jahresverlauf. Grafik A zeigtden Zustand eines Netzes mit guter Reserve für zukünftigeLastzuwächse und Erzeugungszuwächse. Werden keineMaßnamen gesetzt, würde es z. B. durch weiteren Ausbaudezentraler Erzeugung oder Verbraucherzuwächse zueiner unzulässigen Überschreitung der Spannungsgrenzenkommen – Grafik B.

Nun gibt es zwei Möglichkeiten:> Verschiebung der gesamten Maximal- und der Minimal-linie in den zulässigen Bereich (durch Verstärkung der Leitungen oder durch aktiven Eingriff in die Spannungs-verläufe z. B. Abschalten von Erzeugungs- bzw. Ver-brauchsanlagen)

> Verschiebung des Bandbedarfs für jeden Zeitab-schnitt (nur möglich durch aktiven Eingriff in die Span-nungsverläufe, siehe Grafik C). Dieser aktive Eingriff imNetzbetrieb auf die Spannungsverläufe – im Allgemei-nen handelt es sich dabei um Regelungskonzepte –wird als aktiver Verteilernetzbetrieb bezeichnet. Mögli-che technische Lösungen wurden im Projekt DG DemoNetz-Konzept erarbeitet.

Reserve

ReserveVerlauf der Minimalspannung

Verlauf der Maximalspannung

Jänner Dezember ……………………

U

Umax

Umin

Jänner Dezember

Jänner Dezember

……………………

U

Umax

Umin

Überschreitung der oberen Spannungsgrenze

Unterschreitung der unteren Spannungsgrenze

(B) Ohne Maßnahmen: unzulässige Weiterentwicklung

(A) Reserve vorhanden

……………………

U

Umax

Umin

(C) Lösungen mit aktivem Verteilernetz

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SMART GRIDS PIONIERE14

D

50405 3020100 km

CZ

SK

H

SLO

CH

I

MemmingenLeupolz

Pradella

Györ

Maribor

Slavetice

PleintingPirach

AltheimSimbach

SoverzenePodlog

Sokolnice

Györ

Neuötting

EnergieAGSteweag-Steg

Steweag-Steg

Steweag-Steg

Steweag-Steg

Obermooweiler

Winkeln TAUERN

St. Peter

SIELACH

Hessenberg

ERNSTHOFEN SÜDOSTRanshofen

Ternitz

Lienz

Westtirol

Ziller

Kainachtal

Südburgenland

Dürnrohr

Salzach

YbbsfeldHausruck

Weiflenbach

Neusiedl

OBER-

WIEN

Zell am Pongau

Oststeiermark

Bisamberg

Schwarzach

Arthurwerk

Reifleck

Schwabeck

St. Andrä

Wolfs-berg

Ebenfurth

WienWest

Abwinden/Asten

Wegscheid

Korneuburg

Lands-kron

Steinfeld

Lavamünd

Bergern

Bös-dornau

Bürs

Meiningen

Kaprun

Aschach

Wallsee

Pyhrn

Kledering

KlausGroßraming

Rosenau

Etzersdorf

Kamering

HauslingMayrhofen

Roflhag

MaltaHauptstufe

MaltaUnterstufe

Feistritz

Klagenfurt

Völker-markt

Rosegg Bleiburg

Edling

Bad St.Leonhard

Zeltweg

Braunau

Ering

^

^

Egglfing

Aigerding

Ottens-heim

^

Passau

Schär-ding

Jochen-stein

^

^

^

^

MelkYbbs-Persen-beug

Greifen-stein

Altenwörth

KW D¸rnrohr

^ ^

EbreichsdorfSattledt

Aktives Verteilernetz

Lastflüsse Mittel- u. Hochspannungsebene

Lastflüsse Niederspannungsebene

Kommunikationswege

Transformator

Monitoring

Erzeugungs-, Last-und Netzmanagement

Hochspannungsnetz

Sammelschiene

Umspannwerk

Mittelspannungsnetz

Niederspannungsnetz

Haushalt GewerbeHaushalt Haushalt Wohnhaus

DG Demonetz Demonstrationsnetze mit hohem Anteil an dezentraler Erzeugung

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FORSCHUNGSPROJEKTE

SMART GRIDS PIONIERE 15

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Vordringliches Ziel der Projektkette zum Thema aktiverVerteilnetzbetrieb ist es, Konzepte zu entwickeln, um inelektrischen Verteilnetzen ohne Leitungsverstärkung einemöglichst hohe Dichte an dezentralen Stromerzeugern basierend auf erneuerbaren Energieträgern integrieren zukönnen. Dazu werden die entwickelten Konzepte tech-nisch und wirtschaftlich bewertet.

Projektergebnisse und Inhalte

Die im Projekt DG DemoNetz-Konzept entwickelten Spannungsregelungskonzepte zeigen, dass ein aktiverNetzbetrieb unter Anwendung innovativer Regel- und St e ue rungs maßnahmen im Verteilnetz eine Nutzung vonerweiterten Reserven der bestehenden Netzinfrastrukturerlauben. Wirtschaftliche Untersuchungen zeigen, dassdiese Maßnahmen ökonomisch mit konventionellen Lö-sungen (z. B. Leitungsverstärkung) konkurrieren können.Ziel des Nachfolgeprojektes BAVIS ist das Portfolio anSpannungsregelungskonzepten, welches im Rahmen des„Projekts DG DemoNetz-Konzept“ erarbeitet wurde, wei-terzuentwickeln. Wesentliche Teilziele des ProjektesBAVIS sind:

> „Toolbox“ von ausgereiften Maßnahmen zur aktivenSpannungsregelungDas Portfolio besteht aus unterschiedlichen ausgereiftenSpannungsregelungskonzepten für den Verteilnetzbe-trieb. Anhand dieser Konzepte soll es für Verteilnetz-betreiber möglich sein, Spannungsprobleme erfolgreichzu vermeiden und damit das verfügbare Spannungsbandoptimal zu nutzen. Die Lösungen zur Spannungsregelungwerden alle relevanten betrieblichen Fragen berücksich-tigen und somit für die Verteilnetzbetreiber auch im täglichen Systembetrieb anwendbar sein.

> „Easy-Check“ Methode zur Planung einer aktivenSpannungsregelungZiel der im Rahmen des Projekts BAVIS entwickeltenMethode ist eine Möglichkeit der vereinfachten Planungeines aktiven Verteilnetzbetriebes mit Fokus auf Span-nungsregelungsstrategien für die Verteilnetzbetreiberzur Verfügung zu stellen. Mit dieser Methode soll esmöglich sein, die folgenden Abschätzungen aufwands-minimiert durchzuführen:• Abschätzung der Dringlichkeit des Spannungs-

problems in einem bestimmten Netz• Abschätzung der Eignung verschiedener Span-

nungsregelungsmethoden aus der Toolbox zur Lösung der Spannungsprobleme in einem bestimm-ten Netz

AusblickDie Regelungskonzepte sollen in den untersuchten Netz-abschnitten implementiert werden um die technischenund wirtschaftlichen Ergebnisse aus DG DemoNetz Kon-zept und BAVIS in einem Feldtest zu validieren und dieKonzepte in der Praxis zu prüfen.

Kontakt DI Helfried Brunner, MSc.Deputy Head of Business Unit Energy [email protected] Austrian Institute of Technology Österreichisches Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal Ges.m.b.H. www.ait.ac.at

KooperationspartnerAIT Austrian Institute of TechnologyVKWSalzburg AGEnergie AG OÖICT Institut für Computertechnik / TU-WienEnergy Economics Group / TU-Wien

PROJEKTKETTE DG DEMONETZ-KONZEPT UND BAVIS Aktiver Betrieb von elektrischen Verteilnetzen mit einer hohen Dichte an dezentraler Stromerzeugung durch innovative Spannungsregelungskonzepte

Publikation:Leitfaden fur den Weg zum aktiven VerteilernetzIntelligente Stromnetze der ZukunftA. Lugmaier, H. BrunnerBerichte aus Energie- und Umweltforschung13a/2008

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Smart Infrastructure SalzburgIntegrierte Infrastrukturplanung

SMART GRIDS PIONIERE16

VISIONkomfortable, intelligente, ressourcenschonende, integrierte Infrastruktur = Smart Infrastructure Salzburg

INTEGRATION HORIZONTALalle Energieträger und Komponenten der Infrastruktur –

integrierter Ansatz

Bedürfnisse der Menschen

E-Politik

BetriebAus- und Umbau

Betriebsmittel-EbeneAsset-Management

INTEGRATION VERTIKALalle Entscheidungs- und Handlungsebenen

Verb

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…VON DER EINZELBETRACHTUNG ZUM INTEGRIERTEN GESAMTSYSTEM

Das Land Salzburg ist geografisch von sehr unterschied-lichen Regionen – vom urbanen Zentrum über flacheLandstriche bis zum Hochgebirge – geprägt. Entspre-chend breit sind daher die Anforderungen, aber auch dieMöglichkeiten eines zukunftsweisenden Energiesystems.Der Landesenergieversorger Salzburg AG ist ein Multi-Utility Unternehmen, das die Sparten Elektrizitätsversor-gung, Erdgas, Fernwärme, Wasser, Telekommunikationund Verkehr abdeckt. Die Salzburg AG ist Betreiber von26 Wasserkraftwerken, zwei Heizkraftwerken sowie zahl-reichen Photovoltaik- und Biomassekraftwerken undgleichzeitig einer der größten Breitband- Kabelnetzbetrei-ber Österreichs.

Salzburg hat sich nun zum Ziel gesetzt, eine Modell regionfür den Aufbau und Betrieb von intelligenten Netzen derZukunft zu werden. Dabei wird das Thema Energiever-sorgung nicht isoliert betrachtet, sondern eine sparten-übergreifende Zusammenarbeit zwischen denverschiedenen Energieträgern und Infrastrukturkompo-nenten angestrebt. Dadurch können Synergien genutztund die Abstimmung der Ausbau- bzw. Rückbaupläne dereinzelnen Sparten verbessert werden. Zu diesem Zwecksoll eine Roadmap 2025 für die Entwicklung der lei-

tungsgebundenen Energieversorgung in der Stadt Salz-burg unter Berücksichtigung der städtebau lichen Maß-nahmen sowie der Entwicklung der Raumordnungerarbeitet werden. Eine integrierte Planung soll die ver-schiedenen Handlungsebenen von der Klima- und Ener-giepolitik, über die strategische Netzausbauplanung bishin zum Betrieb und zur Instandhaltung von Betriebsmit-teln vebinden.

Die gemeinsame Vision ist eine komfortable, intelligente,Ressourcen schonende integrierte Infrastruktur über diemoderne Energie- und Informationsdienstleistungen an-geboten werden können. Der erzielte Kundennutzensowie die Gestaltung und das Management der Schnitt-stellen zum Kunden werden dabei als wesentliches Kapi-tal für die Zukunft gesehen.

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PIONIERREGIONEN

SMART GRIDS PIONIERE 17

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG DER TECHNIK

FORSCHUNG UND ANALYSE DESVERBRAUCHSVERHALTENS

UND DER KUNDENLÖSUNGEN

Aktive Verteilnetze

Mar

ktre

ifegr

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Dezent. Erzeugung / virtuelles Kraftwerk

Komponenten einer dezentralen Einspeisung

Smart Infrastructure Salzburg

Last-/ Demand- Side-Management

EndverbrauchsorientierteLösung für Intelligente

Stromnetze

Integrationsmodell für Mobilität mit

Elektrofahrzeugen

TECHNIK UND KUNDENLÖSUNGEN – SMART INFRASTRUCTURE SALZBURG

„Unserem Energiesystem steht in den nächsten Jahrzehn-ten schlichtweg ein Totalumbau bevor. Salzburg will dieseEntwicklung aktiv mitgestalten und soll die erste österrei-chische Smart Grids Modellregion werden.“Michael Strebl, Geschäftsführer der Salzburg Netz GmbH

Modellregion Salzburg – Smart Grids Week 2009

Roland Wernik, Geschäftsführer der Salzburg WohnbauIngolf Schädler, Leiter des Bereichs Innovation im BMVITGabriele Burgstaller, Landeshauptfrau SalzburgArno Gasteiger, Vorstand Salzburg AG(v.l.n.r.)

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>>>>>Smart InfrastructureIntegrierte Infrastrukturplanung Salzburg

Aktive Verteilnetze in Mittel- und Niederspannungsnetzen.Um die Netzintegration vieler dezentraler Erzeugungs-einheiten aus erneuerbaren Energien – insbesondereKleinwasserkraft aber auch Wind, Photovoltaik und Bio-masse – zu ermöglichen, sind neue und verbesserte Regelungs- und Optimierungskonzepte im Verteilernetzerforderlich. Aktuell treten solche Fragestellungen bereitsin einzelnen Netzabschnitten wie beispielsweise im Salz-burger Lungau in den Vordergrund. Um neue Lösungenzu entwickeln sollen ein zentrales sowie ein regionalesKonzept zur intelligenten Regelung von Mittelspan-nungsnetzen implementiert, praktisch erprobt und ge-genübergestellt werden. In einem weiteren Schritt ist dieEntwicklung von Konzepten zur Smart Grid Systeminte-gration in Niederspannungsnetzen geplant.

Consumer2Grid und Building2Grid – Last- und Demand-Side-Management. Die Rolle der Endkunden als aktivenTeilnehmer („Human in the Loop“) und der Gebäude alsaktive Komponenten in einem intelligenten Energie -system wird untersucht. Insbesondere soll ermittelt wer-den, wie Kundeninformationen aufbereitet werdenmüssen und welche Technologien in Gebäuden einge-setzt werden können, um dem Kunden die aktive Teil-nahme an einem intelligenten Energiesystem zuermöglichen und die Energieeffizienz zu optimieren.Zudem werden die Möglichkeiten und der Nutzen vonSmart Metering in diesem Zusammenhang untersucht.

Vehicle2Grid – Integration von Elektromobilität. Aufbau-end auf den Erfahrungen aus der ElectroDrive-Initiative,die seit April 2009 E-Mobilitäts-Komplettpakete anbietet,

werden Interfaces und Konzepte für Interaktionsportale für Elektromobilitätskunden in der Modellregion Salzburgerarbeitet. Es werden Konzepte für die aktive Netzinte-gration sowie neue Geschäftsmodelle entwickelt.

Virtuelle Kraftwerke, KWK und Mikro KWK. Die Betriebs-möglichkeiten von Blockheizkraftwerken und der Einsatzvon Speichern inklusive Geschäftsmodelle wurden be-reits in Praxistests erprobt und auf hohe Penetration imNetz hochgerechnet. Ebenso die dezentrale Strom- undWärmeproduktion mit Brennstoffzellen-Heizgeräten.

Smart Heat Networks. Zur Reduktion von Spitzenlastenwird ein intelligentes Netzmanagement in Fernwärme-netzen entwickelt. Dadurch kann auch die Volllaststun-denzahl der einspeisenden Anlagen erhöht undInvestitionskosten durch angepasste Dimensionierung re-duziert werden. Die Gesamteffizienz der Fernwärmever-sorgung kann so gesteigert und der Einsatz von fossilbefeuerten Spitzenlastkesseln weitgehend minimiertwerden.

IKT-Synergiepotenziale. Für unterschiedliche Smart-Grid-und E-Mobilitätsanwendungen müssen verschiedensteDaten und Informationen flächendeckend erfasst und verteilt werden. Die Anwendungen unterscheiden sichhinsichtlich der Anforderungen z.B. an Datenmengen,Echtzeit-Fähigkeit oder Datensicherheit. Das hat wesen-tliche Auswirkungen auf die Kosten der zu errichtendenIKT-Infrastruktur. Es werden Konzepte zur kosteneffizien-ten Errichtung der IKT-Infrastruktur durch deren synerge-tische Nutzung für mehrere Anwendungen entwickelt.

ZUR REALISIERUNG DER MODELLREGION SALZBURG WERDEN FOLGENDE ENTWICKLUNGSLINIEN VERFOLGT:

SMART GRIDS PIONIERE18

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Durch diese Entwicklungen sollen insbesondere

folgende Ergebnisse erzielt werden:

> eine komfortable, flexible und effiziente Infrastruktur, abgestimmt auf die Kundeninteressen und Kunden -akzeptanz

> die massive Nutzung erneuerbarer Energien und eine Reduktion von Spitzenlasten

> die Gewinnung fundierter Feld-Erfahrungen und daraufaufbauend Innovationsführerschaft für Österreich undsomit entsprechende Exportchancen

> eine Reduktion der CO2-Emissionen und des Ressour-cenverbrauchs

KontaktDI Mag. Michael Strebl (GF)[email protected] Thomas Rieder MBA (Leiter elektrische Netze) [email protected] AGwww.salzburg-ag.at

KooperationspartnerSiemens Österreich Salzburg WohnbauAustrian Institute of Technology (AIT)Fichtner IT ConsultingEnergy Economics Group an der TU Wien Institut für Computertechnik an der TU Wien,Center for Usability Research & Engineering (CURE)

PIONIERREGIONEN

SMART GRIDS PIONIERE 19

„Aus der Perspektive eines Multi-Utility-Unternehmenskönnen für die städtische Mobilität völlig neue Konzepteund Angebote geschaffen werden. Insgesamt gibt es300.000 Autos in Salzburg. Wenn langfristig 25% davon aufElektromobilität umgestellt würden, gibt das ein völligneues Potenzial an netzbetrieblichen Optimierungserfor-dernissen. Das ist eine Herausforderung und eine Chancezugleich.“Michael Strebl, Geschäftsführer der Salzburg Netz GmbH

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FORSCHUNGSPROJEKTE

Motivation und ZieleDie ständig wachsende Nachfrage nach Energiedienst-leistungen erfordert – zur bestmöglichen Einhaltung derösterreichischen Klimaziele – sowohl die forcierte Nut-zung erneuerbarer (volatiler) Energiequellen, die effi-zientere Nutzung fossiler Energieträger als auch dieUmstrukturierung heutiger Energiebereitstellungsket-ten. Dabei ist es wichtig die jeweilige Kundensicht indas Design der entwickelten Lösungen einzubeziehen.Die Konzeption ökonomisch leistbarer und technischsinnvoller Integrationsmodelle von Energieverbrau-chern, -erzeugern und Speichern in einen vermehrt aktiven Systembetrieb stellt die Motivation der For -schungsarbeiten zum Thema Kunde und Markt dar.Dabei werden vor allem neue Geschäfts- und Markt-modelle sowie realisierbare Möglichkeiten einer effizienten Bereitstellung verbrauchernaher Ene rgie - dienst leistungen gesucht bzw. untersucht, die langfri-stig in Österreich zum Einsatz kommen können.Basierend auf detaillierten technischen Analysen (z.B.Lastflussanalysen in Mittel- und Niederspannungsnet-zen) sowie ökonomischen Kosten/Nutzen Analysen –sowohl aus betriebswirtschaftlicher als auch aus volks-wirtschaftlicher Sicht – sollen die entscheidenden Systemparamter identifiziert werden. Angestrebt wer-den letztlich Beiträge zu einer ökonomischen, energe-tischen und ökologischen Gesamtbewertung der neuenTechnologien und Konzepte.

Beispiele für aktuelle Fragestellungen> Wie können zukünftige Geschäftsmodelle aussehen?

Welcher Anreiz kann beispielsweise dem Biomasse-Kraftwerksbetreiber geboten werden, damit er seineProduktion drosselt oder vielleicht Biogas zwischen-speichert, wenn gerade das Windenergie Dargebothoch ist? Wie kann die Beziehung zum Netzbetreiberaktiver gestaltet werden- wie kann der Beitrag zumNetzbetrieb von virtuellen Kraftwerken adäquat ab-gegolten werden?

> Durch positive Beiträge zum Netzbetrieb durch erneuer-bare und dezentrale Erzeuger sowie Verbraucher ent-steht ein Nutzen für das Gesamtsystem. Wie ist dieserfür den Netzbetreiber umlegbar, sodass die Bereit-stellung der dafür notwendigen Infrastruktur finan-zierbar ist?

> Wie können Anreize für Kunden geschaffen werden, damit sie sich aktiv am Balancing beteiligen? Welchegrößeren Lasten außer gewerblichen Kühllasten eig-nen sich noch? Treffen die Konzepte der Einführungvon Smart Meters, der zeitnahen Anzeige des Ener-gieverbrauchs, dem Angebot zeitvariabler Tarife undder Darstellung von Lastgängen im Internet tatsäch-lich die Motivationslage und den Informationsbedarfvon Haushaltskunden?

> Welche Effizienzsteigerungen, Lastverschiebungen, Verbrauchsreduktionen sind durch kundenseitigeMaßnahmen tatsächlich zu erwarten?

> Wie sehen die neuen Marktplätze und Marktregeln aus,die die Innovationen im Energiesystem sowie das Ent-stehen der neuen Dienstleistungen unterstützen undin Zukunft das Zusammenspiel der Akteure zur Errei-chung eines gemeinsamen Optimums ermöglichen?

KontaktDipl.-Ing. Mag. Wolfgang Prü[email protected] Economics Group (EEG)Technische Universität Wienhttp://eeg.tuwien.ac.at

Kunde und Marktaktuelle Forschungsarbeiten

SMART GRIDS PIONIERE20

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Lebensmittel- und Supermärkte haben einen erhebli-chen Energieaufwand zur Sicherung der Kühlkette vonLebensmittelprodukten. Die Kältetechnik zur Lebens-mittelkühlung benötigt rund 50-60% des Gesamt-strombedarfs und zählt damit zu den größtenVerbrauchern eines Lebensmittelmarktes. Dieses Segment bietet daher auch entsprechend große Ein-sparungs- und Speicherpotenziale. Ein Projekt im Rah-men von „Energiesysteme der Zukunft“ untersuchtdetailliert welche Möglichkeiten der Spitzenstromver-schiebung und -einsparung in Lebensmittelmärkten be-stehen und wie diese Potenziale genutzt werdenkönnen. Wesentlich für die Grundidee des Spitzenlast-ausgleichs ist die Überlegung, dass Spitzenlast denStrompreis stark beeinflusst und dass ein Spitzenlast-ausgleich die Netzüberlastungen reduziert und die Ver-sorgungssicherheit verbessert.

Ziel war es, ein Konzept für ein gelungenes Zusam-menspiel zwischen Lastmanagement und Energiespei-cherung zu entwickeln, welches die Synchronisationvon Stromangebot und Nachfrage optimiert und die Integration von erneuerbaren Energien erleichtert.Dabei wurde untersucht, ob die Einbindung marktgän-giger Latentspeicher in bestehende Kältetechnik -systeme wesentliche Verbesserungen im Lastverhaltenbringt, ob deren Beladung mit bereits installierten Käl-teaggregaten in Schwachlastzeiten in ausreichendemMaße erfolgen kann und ob diese Systeme wirtschaft-lich attraktive Auswirkungen zeigen können.

Die Symbiose aus Lastmanagement und Energiespei-cherung wird durch eine intelligente Kontrollstrategieermöglicht, die in Schwachlastzeiten Kühlenergie spei-chert und zu Spitzenlastzeiten nutzt. Damit wird in derSpitzenlastzeit keine oder nur sehr geringe elektrischeEnergie für die Kühlgeräte benötigt. So kann eine Ver-gleichmäßigung der Verbrauchscharakteristik via Last-management und Energiespeicher erreicht werden. InZukunft könnten derartige thermo-elektrische Systeme

als eine Art „Batteriespeicher“ im existierenden Strom-netz agieren. Die Nutzung der Kühlenergie als imStromnetz integrierter „Batteriespeicher“ bietet großePotenziale um die Integration von fluktuierenden erneuerbaren Energieträgern wie Windenergie undPhotovoltaik zu verbessern. Supermärkte können somitzu aktiven Bestandteilen eines „Smart Grid Szenarios“werden.

Die vorgestellten Untersuchungen wurden am Beispielder Lebensmittelmärkte der MPREIS WarenvetriebsGmbH durchgeführt – für einen ausgewählten Marktwurden verschiedene Lastverschiebungsszenarien modelliert. Zusätzlich konnten weitere Einsparungs-möglichkeiten durch technische und organisatorischeMaßnahmen zur Energieeffizienz festgestellt werden.Die Analysen zeigen, dass durch entsprechende Maß-nahmen Stromeinsparungen in der Höhe von 3-10%und Lastverschiebungspotenziale in der Höhe von biszu 20% im Lebensmittelhandel vorhanden sind. DieRealisierung eines Demonstrationsprojekts ist derzeitin Planung.

Um Strategien zur Reduktion des elektrischen Spitzen-laststroms großflächig zu implementieren, müssen seitens der Stromanbieter Anreize für eine Spitzen -lastreduktion geboten werden. Im Rahmen des Projektswurden daher aus der Analyse der aktuellen Strombe-schaffungsmethoden und der Marktpotenziale mögli-che Verrechnungsszenarien und Bonusmodelleabgeleitet.

KontaktATB/TBB Antennen°Umwelt°Technik° – Technisches Büro BeckerDörferstraße 166067 AbsamÖ[email protected]

FORSCHUNGSPROJEKTEFORSCHUNGSPROJEKTEFORSCHUNGSPROJEKTEFORSCHUNGSPROJEKTE

SMART GRIDS PIONIERE 21

Energieeffiziente Lebensmittelkühlung in SupermärktenElektrischer Spitzenlastausgleich in Lebensmittelketten

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Smart Microgrid Murau Regionale, ausfallsichere Elektrizitätsversorgung in der Region Murau

SMART GRIDS PIONIERE22

Der Bezirk Murau in der Steiermark arbeitet seit 2003 aneiner gemeinsamen Energievision. Unter konsequenterUmsetzung eines breiten Beteiligungsprozesses wurdedabei das Ziel formuliert, die Region bis 2015 eigen-ständig mit Wärme und Strom versorgen zu können.

So nahm in der Region in den letzten Jahren neben denlokalen Biomasse Wärmenetzen die Anzahl der „Öko-stromanlagen“ kontinuierlich zu. Murau ist eine wald-und sonnenreiche Region. Deshalb soll neben bereitsgeplanten weiteren Kleinwasserkraftwerken in Zukunftauch verstärkt in Biomasse Kraft-Wärme-Kopplung undPhotovoltaik investiert werden. In der Jahresbilanz wirdim Versorgungsgebiet der Stadtwerke Murau bereitsjetzt ein Energieüberschuss von 40% des Eigenbedarfserzeugt. Für den gesamten Bezirk liegt der Eigenversor-gungsgrad bei knapp 2/3.

Der Bezirk Murau blickt auf eine lange Tradition im Be-mühen um eine eigenständige Elektrizitätsversorgungzurück. Das erste Wasserkraftwerk des Bezirks mit einerLeistung von 100 kW wurde 1906 errichtet – damals umvor allem die Brauerei Murau mit Strom versorgen zukönnen. Bis Anfang der 70er Jahre wurde das Netz inMurau als Insel betrieben und erst als eine der letztenRegionen Österreichs in den Netzverbund eingegliedert.Deshalb wurde auch beim Ausbau der Eigenerzeugungim Jahre 1974 beim Murkraftwerk noch auf eine Ma-schinenausstattung geachtet, die grundsätzlich zum In-selbetrieb fähig ist. Weiters wurde in Murau bereits 1970mit dem Einbau und dem Betrieb einer Rundsteueran-lange begonnen, wobei neben gewerblichen Anlagenauch Haushalte und natürlich die Brauerei eingebundenwurden.

Für die weiteren Entwicklungen sind folgende Faktorenzu berücksichtigen:

> Die Eigenversorgung ist derzeit noch nicht das ganzeJahr und auch nicht in der ganzen Region möglich. DasProblem der Region liegt in der Charakteristik der Was-serkraft – also geringer Produktion im Winter. Hierkönnte durch Biomasse-KWK und Photovoltaik zurDeckung der Tagesspitzen ein entscheidender Beitraggeleistet werden.

> Die derzeitigen Netzstrukturen sind ohne weitereMaßnahmen nicht mehr in der Lage die wachsendedezentrale Erzeugung aufzunehmen. Die Energieab-gabe aus dem regionalen Netz an das Landes EVUwird problematischer und ist zunehmend mit Kostenverbunden.

> Um die Synergien der einzelnen Energieträger optimalim Sinne der Energievision nutzen zu können, werdenneue Konzepte für das regionale Energiemanagementerforderlich.

Die Aktionsgruppe „sicherer regionaler Strom“ im Rah-men der Energievision setzt sich nun zum Ziel ein intel-ligentes Energiesystem aufzubauen um den regionalerzeugten Strom auch möglichst in der Region zu nut-zen und damit die lokale Wertschöpfung zu erhöhen.Gleichzeitig sollen die übergeordneten Netzebenen ent-lastet werden. Das System soll so entwickelt werden,dass auch bei Zusammenbruch des übergeordneten Netzes der Netzbetrieb in der Region aufrechterhaltenwerden kann und die Versorgung für die wichtigsten Anwendungen möglich ist. Derartige Konzepte der kurz-zeitigen Bildung von Mikronetzen könnten in zukünfti-gen Netzen zu Qualität und Sicherheit der Versorgungbeitragen. Die langjährigen Erfahrungen der Kunden mitder Rundsteueranlage sowie die gemeinsame Energie-vision Murau bilden einen hervorragenden Grundstockfür die wirksame Einbindung von Verbrauchern mit densmarten Technologien heutigen Zuschnitts und auf Basisspezieller Tarifmodelle.

„Das wesentliche Merkmal der Energievision Murau ist,dass wir gemeinsam mit den Akteuren durch das Ener-giethema eine Stärkung der Region erreichen, ohne voneinzelnen exponierten Anlagen abhängig zu sein. Hierentsteht etwas wirklich Nachhaltiges, und das ist geradein einer strukturschwachen Region besonders wichtig.“Sepp Bärnthaler, Energieagentur Obersteiermark

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Kraftwerke im Bezirk Murau

KontaktIng. Kurt [email protected] Murauwww.stadtwerke-murau.at

KooperationspartnerE-Werk Neumarkt, Ing. Josef Bischof E-Werk Schöder, Thomas Zettlacher / Ing. Bischof Manfred Zettlacher OHG, Dr. Helmut ObenausEnergieagentur Obersteiermark West, DI Josef Bärnthaler

PIONIERREGIONEN

SMART GRIDS PIONIERE 23

„Ich sehe mich mit dem Flugzeug über das Land fliegen.Durch einen Netzausfall ist die ganze Steiermark finster-nur in Murau ist es hell. – Das ist das Bild einer starken ei-genständigen und sicheren regionalen Energieversorgung,für die wir uns engagieren. Als kommunales Unternehmenfühlen sich die Stadtwerke Murau der Region und ihrerEntwicklung verpflichtet und möchten als Partner in derEnergieregion einen Mehrwert gegenüber überregionalenVersorgern anbieten.“ Ing. Kurt Woitischek, Stadtwerke Murau

Bau der Wehranlage 1907/1908

Kleinwasserkraftwerke im Jahr 1995

Kleinwasserkraftwerke in BetriebBiomasse-KraftwerkeKraftwerke in Planung

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SMART GRIDS PIONIERE24

Energie neu denken Wie kann der Smart Grid Kunde Teil einer aktiven, vernetzten Community werden?

Die Energieskulptur ist das visuelle Ergebnis eines krea-tiven Diskussionsprozesses zum Thema „intelligenteStromnetze der Zukunft“, an dem im Rahmen der Tagung „Energie neu denken – Innovationen für Ener-giesysteme, Netze und Verbraucher 2008“ Energie-Ex-perten, Forschungsakteure und Designer teilnahmen.Die Statue veranschaulicht den Konnex zwischen Ener-gieverbrauch und erneuerbarem Energieaufkommen ineiner Region und könnte als sichtbares Zeichen und Anzeigegerät im Ortsmittelpunkt aufgestellt, die aktiveTeilnahme der Bevölkerung an einem zukunftsweisen-den, intelligenten Energiesystem unterstützen.

HintergrundZiel eines Workshops mit 112 Experten und Entschei-dungsträger aus Industrie- und Gewerbebetrieben, Forschung und Planungsunternehmen, war es, ge-meinsam mit Designern der Universität für Ange-wandte Kunst/Wien (Prof. Hartmut Esslinger), kreativeLösungen im Bereich der Energieanwendungen imEndnutzerbereich zu erarbeiten. Zum Thema „intelli-gente Stromnetze“ wurden vor allem Fragen nach derMotivation zur aktiven Beteiligung des Endnutzers aneiner „Smart Grids Community“ diskutiert. Könnenbessere Informationen zum Energieverbrauch durch intelligente Zähler genügend Anreize bieten, um den ei-genen Energiekonsum zu hinterfragen? Führen zeitva-riable Tarife tatsächlich zu einer effizienten Steuerungdes Energieverbrauchs durch den Endnutzer? Wie kannder emotionale und assoziative Konnex zu den in derRegion erzeugten erneuerbaren Energien hergestelltwerden? Wie können die Auswirkungen des persönli-chen Handelns als Teilnehmer im intelligenten Ener-giesystem erlebbar gemacht werden? Wie kann dieKommunikation darüber stimuliert und der Einzelne als

Akteur in der Smart Grids Community sichtbar werden? ImRahmen der Diskussion dieser Fragestellungen entstandenverschiedene kreative Lösungsansätze, mit denen das„neue Denken“ zum Thema Energie visualisiert bzw. er-lebbar gemacht werden kann.

ErgebnisseDie im Rahmen des Workshops entworfene „SmartEnergy Sculpture“ visualisiert die Zusammenhänge undBeziehungen in einem intelligenten Energiesystem, in demCommunities vorwiegend regional erzeugte erneuerbareEnergie nutzen und diese bei Überproduktion an anderevernetzte Communities abgeben. Die drei Säulen derSkulptur fungieren als Steuerungssystem und digitale Da-tenanzeige des aktiven Verteilnetzes, wo sowohl die Her-kunft der erneuerbaren Ressourcen (Wind, Wasser, Solar),als auch die Produktion und der Verbrauch in der Regionangezeigt werden.

Die Skulptur könnte damit folgende Aufgaben erfüllen:

> Smart Energy Manager> Control Center> dezentrale Netzinfrastruktur wird geregelt> Informations- & Kommunikationsort fur Verbraucher

Die neue Kirche/Energie als Religion> Verbrauchs-/Produktionsanzeige

Energie wird sichtbar gemacht> Energy Storage, wenn möglich auch Energiespeicher

Ein weiterer interessanter Ansatz zur Einbindung des Nut-zers in eine „Smart Grid Community“ ist das Design vonsmarten Steuerungs- und Anzeigegeräten, die (ähnlich wieverschiedene Handymodelle) den User als Mitglied dieserCommunity ausweisen.

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FORSCHUNGSPROJEKTE

SMART GRIDS PIONIERE

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Die Säulen zeigen die regionale Produktion aus erneuerbaren Energie-trägern und den Verbrauch der Community an.

Die zwei kleineren Säulen stellen die Energieproduktionbzw. den Energieverbrauch in der Community dar. Ähn-lich wie in einem Thermometer wird ein bestimmter Pro-zentsatz der Säule färbig. Dadurch wird die Differenzsichtbar und ob Energie von anderen Communities be-nötigt wird oder abgegeben werden kann.

Die große Säule zeigt von welchen Kraftwerken bzw.Ressourcen die Energie stammt. Daruberhinaus werdengenauere Daten digital angezeigt. Durch das Sichtbar-machen von Energie wird auch das Bewusstsein derBevölkerung geschult und ein besseres Verständnis er-zeugt. Um die Skulptur herum, die sich im Zentrum einesOrtes, zum Beispiel auf einem Marktplatz befindensollte, sind Sitzgelegenheiten angeordnet. Dadurch wirdsie zu einem Ort der Kommuniktion und Information ver-gleichbar mit einer Kirche vor der sich die Ortsbevölkerungregelmäßig austauscht.

Erzeugung

Herkunft der Energie/Ressourcen(z.B. Wind/Wasser/Solar)

KontaktUniv. Prof. Dr. Hartmut [email protected]

Institut für Design /Industrial DesignUniversität für angewandte Kunst in [email protected]

DI Lothar [email protected]üro für Ecodesign und Systemforschung

Verbrauch

„Im Rahmen des Workshops Energie neu denken ent-standen krative Ansätze, mit denen das neue denkenzum Thema Energie visualisiert bzw. erlebbar gemachtwerden kann.“ Lothar Rehse, Initiator des Workshops

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Smart Community GroßschönauKommunale Infrastruktur und Verbraucher als Schlüsselelementeeines intelligenten Energiesystems

SMART GRIDS PIONIERE26

Bereits in den 1980er Jahren gab es Überlegungen inder Gemeinde Großschönau im niederösterreichischenWaldviertel, wie die Wertschöpfung die mit Energie erzielt wird in der Gemeinde bleiben könnte. Anfangswurden erste Holz- Hackschnitzelheizungen in denWohnhäusern installiert. Später ein Biomasseheizwerkmit 36m² Solarkollektoren für das neue Kommunalzen-trum errichtet. Heute werden alle öffentlichen Gebäude,vier Wirtschaftsbetriebe, das Kirchenzentrum und meh-rere Haushalte im unmittelbaren Umfeld mit Bio- und Solarwärme versorgt.

Ausgehend von diesen ersten Impulsen ist Energie bisheute das Leitthema der Gemeinde. Seit mehr als 20Jahren wird jährlich eine 4-tägige Bio- und Bioenergie-messe durchgeführt, die mit ca. 300 Ausstellern undüber 30.000 Besuchern weit über die Region hinausstrahlt. Das erste europäische Passivhausdorf® zum Pro-bewohnen in Großschönau bietet Interessenten dieMöglichkeit Funktion und Komfort eines Passivhausesim live-Betrieb zu testen. Darüber hinaus hat die Gemeinde nicht nur in Aktivitäten im Bereich der Ener-gieversorgung und Energieeffizienz investiert, sondernu. A. auch ein eigenes Glasfasernetz errichtet. Durch dieenge Zusammenarbeit von Gemeinde, Tourismusvereinund den relevanten Akteuren in der Gemeinde werdengemeinsame Ziele verfolgt, und so wurde Großschönaugegen den Trend der Nachbargemeinden mit 7,1% pluszur Zuwandergemeinde.

Besonderes Augenmerk wird auf die Entwicklung vonMaßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz gelegt.So werden in allen Passivhäusern die Elektrizitätsver-brauchsdaten für die einzelnen Anwendungen erfasstund ausgewertet. Von den 1300 Einwohnern wurden 50zu Energieexperten und -expertinnen geschult, die eineenergetische Vollerhebung bei 550 Haushalten in 13 zurGemeinde gehörenden Dörfern durchführen. Aufbauendauf den Erfahrungen der letzten Jahre konnten durch praxisorientierte Nutzerschulungen bereits in fünf öffentlichen Objekten (Gemeindeamt, Volksschule, Kindergarten, Gemeindehaus, Turnsaal) 20-30% desEnergieverbrauchs eingespart werden.

Nun wird die Idee verfolgt, die Gemeinde Großschönauin einem zukünftigen intelligenten Energiesystem alsneuen Akteur auf dem Energiemarkt zu positionieren.Bei entsprechenden Marktbedingungen könnte die Ge-meinde als flexibler Verbraucher einen Beitrag zum über-regionalen Ausbalancieren von Angebot und Nachfrageleisten und so Nutzen für die Reduktion von Spitzen-strombedarf sowie die Optimierung des Einsatzes er-neuerbarer Energien stiften. Die einzelnen Verbraucherbieten dabei ihre Flexibilität über den Zwischenhändlerals Dienstleistung am Strommarkt an. Daraus könntensie über neue Tarifmodelle Kosteneinsparungen erzielen.

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KontaktMartin BrucknerBürgermeister und GF der Sonnenplatz Großschönau [email protected]

Friedrich [email protected] Wien - Institut für Computertechnikwww.ict.tuwien.ac.at

KooperationspartnerTourismusverband GroßschönauDonau-Universität Krems

PIONIERREGIONEN

SMART GRIDS PIONIERE 27

In einem Feldversuch sollen nun die realen Lastverschie-bungspotenziale von automatisiertem elektrischem Last-management ermittelt werden und Erfahrungen zuBenutzerkomfort und Benutzerakzeptanz gewonnen wer-den. Dazu werden insbesondere verbraucherseitige Spei-cherprozesse genutzt. Als verschiebbare Lasten imHaushaltsbereich dienen Wärmepumpen. Weiters könnendie Pumpanlage der örtlichen Fernwärmeversorgungsowie Trinkwasserpumpen einbezogen werden. Im öffentlichen Sektor ist es außerdem möglich, Klimatisie-rungs- und Lüftungsanlagen miteinzubeziehen. Die Klär-schlammpumpe und Gebläseanlagen der örtlichenKläranlage bieten ebenso ein Verschiebepotenzial wie dieKlärschlammtrocknungsanlage und ausgewählte Energie-verbrauchsprozesse der in Großschönau ansässigen Industriebtriebe.

„Das ist die Antwort: Steter Tropfen höhlt den Stein“ Bürgermeister Bruckner

Gemeinde-Stromverbrauch

Zeit

Lastverschiebung

WÄRMEPUMPENHaushalte

PUMPANLAGENKläranlage, Wasserversorgung

LÜFTUNGSANLAGENÖffentliche Gebäude

ANLAGENIndustrie und Gewerbe

LASTMANAGEMENTZENTRALE

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IRON ConceptRessourcenoptimierung im Stromnetz

SMART GRIDS PIONIERE28

Zeitvariable Tarife: Weitergabe der Energiepreis-schwankungen (Börsenpreise) an die Endverbraucher,welche Energie dann vornehmlich zu Zeiten geringerKosten verbrauchen können.

Regelenergie-Bereitstellung: Zusammenfassung vie-ler kleiner Lasten zu einem großen virtuellen Energie-speicher, der Regelenergie für die Balanceausregelungvon Erzeugung und Verbrauch im elektrischen Netz be-reitstellt.

Genauere Untersuchungen zeigen, dass nur die letztenbeiden Marktmodelle ökonomisch umsetzbar sind,wobei insbesondere das Regelenergiemodell attraktivist, da Regelenergie zu hohen Preisen gehandelt wird.Durch die Zunahme von erneuerbaren Energieträgernbei der Stromerzeugung und deren teilweise unstetenErzeugungsprofilen (insbesondere bei Windkraft) wirdder Bedarf an Regelenergie weiter steigen, was diesesMarktmodell zusätzlich attraktiv macht.

Für die Bereitstellung von Regelenergie durch elektri-sche Lasten wird im Projekt eine detaillierte technischeUmsetzung ausgearbeitet („IRON-Box“). Ein weiterervorteilhafter Aspekt beim Modell Regelenenergie-Be-reitstellung ist, dass bei Primärregelung der Abruf derRegelleistung durch Abweichungen der Netzfrequenzvom Sollwert 50 Hz erfolgt, eine Größe, die im gesam-ten Netz jederzeit lokal messbar ist. Daher werden andie Kommunikation der einzelnen Lastknoten keine be-sonderen Anforderungen gestellt. Der im Rahmen desProjektes entwickelte Algorithmus ist so ausgelegt,dass ein täglicher Kontakt der Lastknoten mit der Zen-trale ausreicht. Hierfür kann das Internet oder die sichim Entstehen befindlichen Smart-Metering-Netze ge-nutzt werden.

ProjektleiterPeter [email protected] Wien - Institut für Computertechnikwww.ict.tuwien.ac.at

ProjektpartnerLINZ STROM GmbH, Karl Derler

Sonnenplatz Großschönau GmbH, Helmut Bruckner

Envidatec GmbH, Thomas Frank

Lawrence Berkeley National Laboratory, USA, Michael Stadler

Das Projekt IRON Concept (Integral Resource Optimi-sation Network – Concept) untersucht marktorientierteMöglichkeiten, durch mehr Informationsfluss im elek-trischen Energiesystem bisher brachliegende Effizienz-steigerungspotenziale auszunutzen. Im elektrischenNetz ist insbesondere die Kommunikation mit der Ver-braucherseite bzw. zu kleinen Einspeisern nur geringbis gar nicht ausgeprägt. Für eine Beeinflussung derVerbraucherseite, dem sogenannten „Lastmanage-ment“ ist jedoch eine geeignete Kommunikations -infrastruktur zu den einzelnen VerbrauchsgerätenVoraussetzung.

Im Gegensatz zum heute praktizierten Lastmanage-ment – ein Abschalten von Lasten in Ausnahmefällenzur Erhaltung der Netzstabilität – geht es im Projekt umLastbeeinflussung im Netznormalbetrieb und mussdaher so vorgenommen werden, dass der Komfort derEnergiedienstleistung für die betroffenen Endverbrau-cher nicht zu sehr beeinträchtigt wird. Daher werdeninsbesondere solche Lasten beeinflusst, die elektrischeEnergie in andere Energieformen (potentielle Energie,thermische Energie) umformen und diese für eine ge-wisse Zeit speichern können (z. B. Kühlanlagen, Heiz-systeme, Pumpsysteme etc).

Im Projekt werden vier mögliche Marktmodelle im Rah-men der aktuellen bzw. sich mittelfristig entwickelndenlegistischen Rahmenbedingungen entwickelt, die es erlauben könnten, automatisch durchgeführte Lastver-schiebungen ökonomisch abzubilden. Die Marktmo-delle sind:

Transportkosten-Minimierung: Reduktion der Lei-tungsverluste und Netz-Ausbaukosten durch zeitge-rechten lokalen Verbrauch bei dezentraler Einspeisung.

Öko-Strom: Vermehrtes zeitgleiches Nutzen lokal er-zeugter Öko-Energie.

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FORSCHUNGSPROJEKTE

SMART GRIDS PIONIERE 29

Smart Metering-Pilot: Motivlagen und Motivationen von Endkunden

Die derzeit in Haushalten und im Bereich von Energiekundenmit einem Jahresverbrauch von weniger als 100.000 kWheingesetzten Drehstrom-Zähler für den elektrischen Energie-verbrauch beim Endkunden werden in Österreich für Ver-rechnungszwecke nur einmal im Jahr abgelesen. Der Kundeerhält daher als Auskunft über seinen Energieverbrauch nureinen Jahresverbrauchswert, aber keinerlei Detailinformationdarüber, wann wie viel Strom verbraucht wurde.

Die EU-Richtlinie über Endenergieeffizienz und Energie-dienstleistungen (2006/32/EG) führt neben verschiedenenanderen möglichen Maßnahmen die Visualisierung desEnergieverbrauchs als Anstoß zur Verbrauchsverhaltensän-derung und wichtige Maßnahme zu Energieeinsparung auf.Das kann so umgesetzt werden, dass Energiekunden in Zu-kunft mit Zählern ausgestattet werden, die „den tatsächli-chen Energieverbrauch und die tatsächliche Nutzungszeit“erfassen und über verschiedene Anzeigesysteme dem Kun-den entsprechend aufbereitete Informationen zu Verfügunggestellt werden. Zusätzlich soll der Energieverbrauch öfterals bisher abgerechnet werden. Dies soll insgesamt beimKunden zu einer Änderung des Verbrauchsverhaltens undletztlich zur Einsparung von Energie führen.

Basis für dieses sogenannte „Smart Metering“ sind elek-tronische Zähler und moderne Übertragungseinrichtungenfür die Datenübermittlung zwischen Energiekunden undEnergielieferanten. Die elektronischen Zähler speichernund übermitteln Monats- und Tageswerte an den Energie-lieferanten. Je nach gewählter technischer Ausrüstungkönnen direkt beim Kunden aber auch Stunden- und Mi-nutenwerte oder sogar Sekundenwerte des momentanenVerbrauchs angezeigt werden. Die Kernfrage dabei ist al-lerdings: welche Information ist für den Endkunden zweck-mäßig und wie soll sie aufbereitet und dargestellt werden?

Die Änderung des Status Quo in der Energieabrechnungin Richtung einer z.B. monatlichen genauen Abrechnunghat deutliche Auswirkungen auf die EVU-interne Prozess-

gestaltung (Rechnungslegung im Abrechnungssystem,Zeitpunkte, Druck, Versand, Debitoren management, Ra-battgestaltung, etc.). Aber auch der Kunde ist davon starkbetroffen. Um überhaupt eine häufigere Abrechnung zurVerfügung zu stellen, muss das manuelle Ablesesystemauf eine automatische Zählerfernauslesung umgestelltwerden. Dazu ist der Einbau von fernauslesbaren Last-profilzählern und die Ankopplung an ein Telekommunika-tionssystem notwendig. Dabei ist zu beachten, dass dieDatenmenge von 15-Minuten-Zählwerten auch rechtzei-tig und richtig im Abrechnungssystem hinterlegt werdenund entsprechend validiert werden muss. Sobald dies ge-schehen ist, werden die Verbrauchsdaten und allfällige Ver-gleiche mit vorherigen Zeitperioden und z.B. Ableitungenvon Kosten und CO2-Verbräuchen gegenüber dem Kun-den visualisiert (in-home display, Webportal, etc.)

Bevor daher Smart Metering in der EVN AG umgesetztwird, werden im Rahmen eines Pilotprojekts unter-schiedliche Systeme geprüft. Bei rund 300 ausgewähltenKunden - Haushalten, Dienstleistungsunternehmen undöffentlichen Gebäuden - wird untersucht, wie ein intelli-gentes Erfassungs- und Abrechnungssystem beschaf-fen sein muss, das von den Endkunden akzeptiert wirdund zu einer Verhaltensänderung führen kann. Zusätzlichwird überprüft, wie hoch das Einsparpotenzial bemes-sen werden kann und wie nachhaltig die Einsparungwirkt.

Das Projekt gliedert sich in acht Arbeitspakete/Phasen:1. Konzept2. Technische Klärung3. Kundenselektion4. Zähler- und Smart- Meterbeschaffung und deren Einbau5. Installation der Kommunikationsinfrastruktur

(Software, Installation,…)6. Datenaufbereitung/ Datenvisualisierung mit Hand-

lungsempfehlungen7. Monatliche Rechnungslegung und Kundenkampagne8. Wissenschaftliche Begleitung und Validierung

KontaktMaximilian Urban [email protected] EVN AG www.evn.at

KooperationspartnerÖsterreichische Energieagentur

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Smart Services für den Großraum Linz

Die Linz-AG ist ein Querverbund-Unternehmen, d.h. allerelevanten Sparten (Strom, Gas, Wärme, Wasser, Abwas-ser, Verkehr, …) sind integriert. Kern der Aktivitäten derLinz AG auf dem Weg zum intelligenten Energiesystem istder Aufbau einer intelligenten Informations- und Kommu-nikationsstruktur, auf der spartenübergreifend unter-schiedliche neue Dienstleistungen und Services für dieKunden angeboten werden können. Der Schlüssel dazu istdas Intelligente Energie Management. Nur wenn alle Be-reiche auf dasselbe System zurückgreifen können, sindneue intelligente und über die einzelnen Bereiche hinaus-gehende Leistungen und Services generierbar.

So werden z.B. Stromtankstellen den Bereich Verkehr undStrom verbinden oder Kundeninfoknoten gleichzeitig aufdie Daten aller Sparten - jeweils auf Einzelkundenebene -zugreifen. Sollen in Zukunft Blockheizkraftwerke für dieStromversorgung intelligenter genutzt werden, so ist eineVerbindung zwischen dem Wärme- und Strombereich not-wendig. In allen Bereichen zeigt sich, dass in Zukunft einegemeinsame Informationsstruktur die Basis für alle wei-teren Aktivitäten darstellt.

SMART GRIDS PIONIERE30

Passive Telekommunikationsinfrastruktur (Kabel, Lichtwellenleiter)

Aktive Telekommunikationsinfrastruktur (Qualität und Verfahren)

SYSTEM – Intelligentes Energie Management Systeme IEM

GESCHÄFTSBEREICHE

GasWärme

Wasser Abwasser Verkehr

AKTIVITÄTENPROJEKTE

Strom

SMART SERVICES

Smart Metering

Smart Metering

Smart Metering

Optimierter An-schluss dezen-traler Einspeiser

OptimierteBeleuchtungs-steuerung

Fahrgast-Informations-system

IntelligenteStromtank-stelle

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Hintergrund für die umfassende Initiative ist zudem dieNotwendigkeit 250.000 mechanische Zähler im Versor-gungsgebiet (von denen etwa 15.000 Zähler länger als 35Jahre im Netz sind) in den kommenden Jahren zu ersetzen(etwa 11.000 Zähler/pro Jahr). Ziel ist es, diesen Ersatz sovorzunehmen, dass das System insgesamt intelligenterund kostengünstiger wird, und für die Kunden neueDienstleistungen und Services kreiert werden können.

Das Fundament bildet eine gemeinsame stabile passiveTelekommunikationsinfrastruktur wie Kabel und Lichtwel-lenleiter. Da es sich im Rahmen der Energieversorgungund der Verkehrsleitsysteme und kritische Elemente han-delt, ist es notwendig, dass diese passive Struktur voll au-tonom funktioniert.

Aufbauend auf diese passive Struktur gilt es eine ge-meinsame aktive Telekommunikationsstruktur aufzu-bauen. Dabei ist zu beachten, dass alle Sparten vonBeginn weg kompatible Qualitätsstandards und gleicheVerfahren anwenden. Außerdem müssen die Lösungenvon in-door-line mit out-door-powerline-Ansätzen in Ein-klang gebracht werden.

Erst darauf setzt das eigentliche Intelligente Energie Ma-nagement mit den entsprechenden Funktionen und zu-künftigen Smart Services für die Kunden auf. Das IEM(unifed intelligent energy management) ist ein System,das die intelligenten Anwendungen steuern und vor Ortmessen sowie Daten übernehmen kann. Die neuen Kom-munikations- und Feedbackmöglichkeiten verbinden denEndkunden mit den unterschiedlichen Bereichen der kom-munalen Versorgung. Nur mit diesen neuen Kommunika-tionswegen ist eine Optimierung im Gesamtsystem zuerreichen.

Beispiele für die ersten bereits umgesetzten Services sinddas intelligente Fahrgastinfosystem, Zählerfernablesun-gen, Rundsteuerungen oder die Steuerung der öffentli-chen Beleuchtung im Versorgungsgebiet.

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KontaktDI Dr. Karl [email protected] AGwww.linzag.at

PIONIERREGIONEN

SMART GRIDS PIONIERE 31

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SMART GRIDS PIONIERE32

PLUS 24

Der personalisierte Kundenservice der LINZ AG

Kunden können im Internet nach einer einmaligen Registrierung, jederzeit mit Passwort auf Ihre eigenenEnergiedaten zugreifen. In diesem persönlichen Kun-denbereich können nicht nur die aktuellen Energie -daten abgerufen werden. In weiterer Folge sollen dortweitere Services angeboten werden:> Vergleich mit Vorjahr> Details (Viertelstundenwerte)> Tipps und Tricks zum Stromsparen> Hinweise aufgrund auffälliger Entwicklungen des

Stromverbrauchs> Neue Tarifangebote (Happy Hour – derzeit als Test-

projekt)> Spezielle Energieberatungsangebote > Angebote rund um das Smart Home (z. B. über Inter-

net steuerbare Haustürkamera und Haussprechanlage)

Smart-Service Intelligente Beleuchtung

Für Kommunen ist die Beleuchtung im öffentlichenRaum, unter anderem aus Sicherheitsgründen, sehrwichtig, belastet das Gemeindebudget aber erheblichund nachhaltig. Mit intelligenten Beleuchtungssyste-men kann die Einsparung von Energie bei gleichzeitigerVerbesserung der Beleuchtungsqualität realisiert werden. So können über das intelligente System alleLeuchtpunkte in Abhängigkeit von Lux-Werten einesLichtsensors ein-/ausgeschaltet und zusätzlich zeitab-hängig gedimmt werden. Dies kann bequem per Fern-wartung über einen Monitor bewerkstelligt werden.

Durch die Umrüstung auf moderne Bleuchtungskörperwird nicht nur die Beleuchtungsqualität verbessert, son-dern auch der Stromverbrauch gesenkt.

Ziele einer intelligenten Beleuchtung sind die Verbesse-rung der Energieeffizienz und der Systemwartung sowieDie Erhöhung der Sicherheit und mehr Flexibilität. Basisist wiederum die gemeinsame Nutzung von System -komponeten und Netzwerkkomponenten. Durch die Ver-knüpfung von Smart Metering und Straßenbeleuchtungkönnen die Messung des Verbrauchs der einzelnen Lam-pen bzw. gesamter Straßenzüge sowie die Zusammen-führung von Energiemonitoring/-buchhaltung undBeleuchtungssteuerung ermöglicht werden.

Konkret wurde eine solche Steuerung im Energiepark Plesching umgesetzt. Wobei hier die Anforderungen desQuerverbundes, alle relevanten Informationen auf ein in-telligentes System zu schalten realsiert wurde. So wurdenStromzähler (Echelon), Gaszähler (Flonidan), Wärmezähler(Kamstrup), Wasserzähler (EWT), die Straßenbeleuchtung(Siteco) und die Homeautomation (Moeller) in dieses Ver-suchsfeld integriert.

Beispiele für weitere Smart Services

> Metering (Jahresablesung – Viertelstundenablesung)> Metering Onlinemessung> Metering Home> Info Customer> Marktplattformen (IRON)> Dezentrale Einspeiser – (Nicht beeinflussbare – beein-

flussbare)> Optimierung dezentrale Einspeiser – beeinflussbare Ver-

braucher / e-Motion als Spezialfall> Virtuelles Kraftwerk – (Inselbetrieb)> Simulation: Netz/Spannungsprofile> Netz/Spannungsstatistik> Netzinformation - Asset Management> Netzinformation - Spannungsqualität> Netzautomation

>>>>>Smart Services für den Großraum Linz

PIONIERREGIONEN

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FORSCHUNGSPROJEKTE

SMART GRIDS PIONIERE 33

Power Snap-Shot-Analysis by Meters Entwicklung einer innovativen Analysemethode zur Optimierung von Elektrischen Niederspannnungsnetzen

HintergrundDie bestehenden Niederspannungsnetze sind in ihrerheutigen Form nicht für eine hohe Anzahl von dezen-tralen Stromerzeugern – meist auf Basis erneuerbarer Energieträger – ausgelegt. Aktuell müssen die zum An-schluss von dezentralen Erzeugungsanlagen in Nieder-spannungsnetzen relevanten Entscheidungen aufgrundvon Berechnungen getroffen werden, die auf Schät-zungen der Lastspitzen in einzelnen Strangabschnittenbasieren. Deswegen müssen derzeit zusätzlich großeSicherheitszuschläge eingeplant werden, wodurch dieAnschlussmöglichkeiten für dezentrale Erzeugungsan-lagen beschränkt werden.

ProjektinhaltZiel des Projektes ISOLVES:PSSA-M ist es daher, dienotwendigen technischen Grundlagen zu erheben undzu entwickeln, um eine steigende Anzahl an dezentra-ler Einspeisung in Niederspannungsnetzen zu ermögli-chen. Dazu wird eine innovative Analysemethodeentwickelt, bei der intelligente Stromzähler („Smart Me-ters“) eingesetzt werden um Momentaufnahmen desNetzzustands („Power Snap-Shots“) in den betreffen-den Netzabschnitten zu gewinnen („Power Snap-ShotAnalysis by Meters", PSSA-M“).

Die Grundidee der Methode ist es, Messwerte, dieeinen Momentzustand des gesamten Niederspan-nungsnetzes (Spannungsparameter, Betriebsmittelaus-lastung, etc.) abbilden, ausgelöst durch einenTriggerimpuls zeitgleich aufzunehmen. Zu den Mög-lichkeiten, die eine Untersuchung der Momentauf-

nahme der physikalischen Größen in einem Nieder-spannungsnetz bietet, zählen Lastfluss und Lastvertei-lung, kritische Spannungszustände, Fehlerortung, etc.Der Zeitstempel des Zählers an dem der Trigger auftritt,wird an einen Aggregator übermittelt. Dieser fordertalle Zähler des Niederspannungsnetzes auf, die zu die-sem Zeitstempel aufgenommenen Messwerte zu sen-den. Um Synergien nutzen zu können (keine Installationvon zusätzlichen Messgeräten, verbunden mit hohenInvestment- und Betriebskosten), müssen dazu die, imProjekt eingesetzten, intelligenten Zähler erst als Mess-geräte adaptiert werden.

Durch Analyse der erhaltenen Messdaten von bis zu100 verschiedenen Niederspannungsnetzen in städti-schen und ländlichen Strukturen kann erstmalig fundiertdas Potenzial für die Implementierung des Smart GridAnsatzes für einen aktiven Netzbetrieb im Nieder -spannungsnetz ermittelt werden. Ergebnisse aus diesen Betrachtungen werden dazu beitragen, Nieder-spannungsnetze genauer abzubilden und zu modellie-ren und dadurch die Netzplanung und den Netzbetriebim Verteilernetz wesentlich zu verbessern. Erkennt-nisse aus diesen Ergebnissen werden zu entscheiden-den Verbesserungen in der Netzplanung führen –insbesondere für die Erweiterung um neue Erzeu-gungs- und Verbraucheranlagen – sowie die Span-nungsqualität bei den Endverbrauchern sicher stellen.Eine besondere Herausforderung an das Niederspan-nungsverteilernetz stellt dabei die Integration von Elek-tromobilität dar.

Die Entwicklung dieser Methode im Projekt ISOLVES:PSSA-M ist ein erforderlicher Schritt in Richtung intelli-genter Energiesysteme, mit Fokus auf aktive Verteiler-netze. Damit leistet das vorliegende Projekt mittel- bislangfristig, insbesondere auch einen grundlegendenBeitrag für die Erhöhung des Anteils erneuerbare Ener-gieerzeugungsanlagen auf breiter Ebene, mit der damitverbundenen substantiellen Einsparung von CO2 Emis-sionen.

KontaktDI Helfried Brunner, MSc.Deputy Head of Business Unit Energy [email protected] Austrian Institute of Technology Österreichisches Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal Ges.m.b.H. www.ait.ac.at

KooperationspartnerAndreas [email protected] AG Oberösterreich

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Ein wesentliches Kernelement und gleichzeitig auch einBottleneck für intelligente Energiesysteme ist das Infor-mations- und Messsystem – d.h. die Schnittstelle zwi-schen Kunden und Anbieter. Von Siemens Energy wurdedaher gemeinsam mit der Energie AG das automatischeMess-und Informationssystem AMIS (Automatic mete-ring and Information System) entwickelt.

Zentraler Bestandteil dieses Systems ist eine neue rol-lout-fähige Zählerfamilie, mit der in Oberösterreich eu-ropaweit neue Maßstäbe gesetzt werden. Die hiererstmals eingesetzten intelligenten Stromzähler sindsoftware-gesteuert und damit offen für zukünftige Ent-wicklungen und neue Anwendungsfälle wie z.B. dieHome-Automation. Allerdings ist der Zähler beim Kun-den nur ein, wenn auch wichtiges, Element. AMISschafft die Basis für völlig neue Geschäftsmodelle undeine neue Qualität der Kundenbeziehung. Mit diesemumfassenden System, werden vielfältige neue Funktio-nen im intelligenten Energiesystem der Zukunft möglich.

Mit AMIS können Erzeuger, Netz und Verbraucher intel-ligent verbunden und integriert gesteuert werden. EinDatenkonzentrator sammelt in den Trafostationen dieVerbrauchsdaten, die von den einzelnen Zählern sekun-dengenau erfasst werden, überwacht das Netz, leitet dieInformationen an die Leitstelle weiter und speist dieDaten in die Software zur Rechnungserstellung (z.B.SAP) ein. Die Kommunikation zum Kunden erfolgt mit-tels Powerline-Technik, also der Datenübertragung überdas Niederspannungsnetz. So müssen keine zusätzli-chen Systeme aufgebaut werden, um denselben hohenSicherheitsstandard gewährleisten zu können.

Das neue System ist offen für künftige Schnittstellenund Zähler anderer Hersteller. Auch Gas-, Wasser- undFernwärmezähler können direkt integriert werden. Solassen sich für alle leitungsgebundenen Energieträgerdie Verbrauchsdaten automatisch erfassen und damit ge-koppelt neue Tarifmodelle und Dienstleistungen auf-bauen.

Für den Kunden entsteht die Möglichkeit nicht nur aufInformationen über den momentanen Verbrauch zuzu-greifen, sondern auch Lastprofile über ein Internetportalauf seinem PC abzurufen. In Hinblick auf das zuneh-mende Interesse der Menschen selbst Strom zu erzeu-

gen, z.B. über Photovoltaik oder über Brennstoffzellen,liefert das System automatisch die notwendige Steue-rung und Messung mit.

Die neuen AMIS-Stromzähler bieten somit ein völligneues Umfeld für zukünftige Dienstleistungen und neueEnergie-Produkte, mit denen Kunden ihren eigenen Ener-gieeinsatz sowie ihre Energiekosten wesentlich opti-mieren können. Für Kunden, aber auch für Netzbetreiberund Stromlieferanten entsteht der Mehrwert dadurch,dass Informationen im Gesamtsystem, d.h. bis hin zurAbrechnung (Kosten, Lastprofile) oder zur Qualitätssi-cherung (Spannungsqualität) zur Verfügung stehen.

Testregion VöklabruckDie neuen funktionalen Smart Meters werden derzeit ineiner Pionierregion auf ihre Praxistauglichkeit getestet.In der Region Vöklabruck wurden bereits 2009 10.000Zähler in den produktiven Betrieb eingebaut. Durch dieVorinformation waren die Kunden auf die Einführung derAMIS Technologie vorbereitet und positiv eingestellt.

Die Erfahrungen im Probebetrieb zeigen, dass die Sy-steme gut funktionieren. Alle Montagen konnten erfolg-reich durchgeführt werden, die Endgeräte meldeten sichautomatisch im AMIS System an. Massenablesungen fürdie Jahresendabrechnung können nun innerhalb von 12Stunden durchgeführt werden, Einzelbefehle zum größ-ten Teil innerhalb von einer Minute. Der Testbetrieb stelltden Auftakt zum Vollausbau dar, ein weiterer Roll-Outmit 100.000 Zählern ist geplant.

Smart-Grids Labor in GmundenIn Gmunden wurde ein eigenes AMIS-Labor eingerich-tet. Hier erfolgten die notwendigen Tests für die Ent-wicklung der neuen Geräte. Zudem kann in diesemLabor das gesamte System für Kunden und Anbieter imEnergiesystem simuliert werden.

Der Testraum umfasst die komplette Ausrüstung einesAMIS-Systems, somit ist die Simulation aller Hauptfunk-tionen wie Ablesung, Sperrung/Wiederfreigabe, Tarifän-derung, Inkasso, Montageprozess sowie viele Service-und Diagnosefunktionen wie Statusabfrage, Logbuchab-frage, Spannungsqualitätsdaten oder Info-Lastprofil-Daten möglich.

SMART GRIDS PIONIERE34

Smart Infosystems VöcklabruckIntelligente Mess- und Informationssysteme in der Smart Meter Testregion

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Bei Systemupdates werden hier alle Funktionen getestetund Fehlerbehebungen durchgeführt. Dann erfolgt das Up-date des Produktivsystems in der Pionierregion. Die Test-anlage wird auch für Weiterentwicklungen wie z.B dieEinbindung von Zählern anderer Sparten (Gas, Wasser,Wärme), Übertragung von Automatisierungsdaten von Tra-fostationen, Test von Kundendisplays u.s.w. genutzt.Durch die Kombination von Testlabor und Pionierregionkonnte die Energie AG gemeinsam mit der Siemens AGdamit den Roll-Out von 100.000 Intelligenten Zählern ent-sprechend vorbreiten und die damit verbundenen neuenProdukte absichern.

KontaktIng. Dr. Manfred Litzlbauer, MBA (GF)[email protected] AG Oberösterreich Data GmbHwww.energieag.at

KooperationspartnerSiemens AG Österreich

PIONIERREGIONEN

SMART GRIDS PIONIERE 35

Der Vorstand der Energie AG bringt es auf den Punkt: „Ohne Metering wird es keine Smart-Grids geben, beiProjekten kommt man drauf, dass Smart-Grids ohnediese intelligenten Zählersysteme Schall und Rauchsind.“

Automatisiertes Verbrauchsdatenerfassungs- und Informationssystem AMIS (SIEMENS)

Zentrale

Netzleitsystem

AMIS Transaktions-server OPM II

AMISNetzwerk-Management

Billing (SAP), Zähler-datenmanagement, Asset-Management, Internetportal, usw.

Frontend

Umspannwerke

Trafostationen

Haushalte und Sondervertrags-kunden

Zähler, Lastschaltgeräte

Fernwirken

Fernwirken und Stationsleittechnik

GPSNTP PS

GPSNTP PS

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FORSCHUNGSPROJEKTE

SMART GRIDS PIONIERE36

In Zukunft werden Informations- und Kommunikations-technologien verstärkt zur Kontrolle und Steuerung desEnergieverbrauchs zum Einsatz kommen. Auch bei pri-vaten Verbrauchern erhofft man sich dadurch einen ef-fizienteren Umgang mit Energie. Das Leitprojekt€CO2-Management (finanziert vom ÖsterreichischenKlima- und Energiefond) besteht aus drei Teilprojekten.Im ersten Schritt werden die technischen Rahmenbe-dingungen geschaffen, um die Einführung eines inno-vativen Smart Metering und Monitoring ManagementSystems in der Praxis zu ermöglichen.

Im zweiten Teil werden im Rahmen eines Feldversuchsin zwei Testregionen (Klagenfurt und Steiermark) bei ca.300 Endkunden intelligente elektronische Stromzählerverbaut, die eine feingranulare Erfassung unterschied-lichster Energieverbräuche, wie z.B. Strom, Gas undWärme erlauben. Mittels Anbindung an ein zentralesErfassungssystem können diese Daten für die Berech-nung der CO2-Emissionen herangezogen werden. Dieausgelesenen Detaildaten werden an einen Klima-schutz-Dienstleister übermittelt, der die erforderlichenBerechnungen durchführt und die Ergebnisdaten demTestkunden via Home Automation System und aufeiner mobilen Anwendung, dem €CO2-Handy, zur Ver-fügung stellt.

Im 12-monatigen Testbetrieb (Laufzeit bis Ende 2011)sollen Kundenverhalten und Einspareffekte im Energie-und CO2-Bereich ermittelt werden. Den Haushaltensteht dabei ein spezielles Beratungsangebot zur Verfü-gung. Gemeinsam mit einem Energie- und Klima-schutzberater werden die möglichen Einsparpotenziale(Zielsetzung sind zumindest -13% CO2) erhoben und inder Folge laufend kontrolliert. Die Kunden haben überihr Home Automation System jederzeit Zugriff auf allegemessenen Detaildaten und können selbst Einstel-lungen (Demand-Side-Managemnt) vornehmen.

Durch die Anzeige der Tarife ist es zusätzlich möglich, mitder Verlagerung einzelner Verbraucher in eine günstigereTarifzeit, Verbrauchsspitzen zu reduzieren und Kosten zusparen. Über das €CO2-Handy bekommt der Kunde regel-mäßig einen Überblick über die Abweichungen seines Ver-brauchs zum eingestellten Sollverbrauch.

Der Pilotversuch wird zusätzlich mit einem – für die 300Haushalte simulierten – Mikroemissionszertifikatehandelkombiniert. Nach Abschluss der Testperdiode erhält jederStromkunde ein „Mikro-Emissionszertifikat“ und kannseine eingesparten äquivalenten CO2-Emissionen am si-mulierten CO2-Zertifikatemarkt „verkaufen“. Vorgesehenist, dass die Haushalte pro eingespartem Kilogramm CO2

eine finanzielle Gutschrift erhalten.

Im Rahmen einer intensiven sozioökonomischen Begleit-forschung werden die Wirkungen und Folgewirkungen desEinsatzes solcher Technologien, die Nutzerfreundlichkeitder eingesetzten Geräte, die Auswirkungen auf das Nut-zerverhalten und die individuellen Motive und Entschei-dungsgründe für energierelevantes Verhalten untersuchtwerden.

KontaktPTS – Energie mit Strategie GmbH

KooperationspartnerWegener Zentrum für Klima und globalen Wandel der Universität Graz(Leitung der Begleitforschung)ITA – Institut für Technikfolgen Abschätzung, WienJoanneum Research Graz (Mikrozertifikatmodell)IFZ – Interuniversitäres Forschungszentrum für Technik, Arbeit und KulturGrazer Energieagentur GmbHe-Lugitsch (Testregion Steiermark)Energie Klagenfurt GmbH (Testregion Klagenfurt)Energie Graz GmbH (Testregion Graz)

€CO2

Energie- und Klimaschutzmanagement

Entwicklung und Einsatz eines intelligenten „Smart Metering und Monitoring Management Systems“

sowie einer mobilen Anwendung, dem „€CO2-Handy“

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SMART GRIDS PIONIERE 37

Die Nationale Technologieplattform Smart Grids Austriaist ein Zusammenschluss von österreichischen Stake-holdern aus Industrie, Energiewirtschaft und Forschungim Bereich der elektrischen Energieversorgung. Sie ver-folgt das Ziel, gemeinsame Kräfte für zukünftige intelli-gentere Stromnetze zu bündeln, um einen energie- undkosteneffizienten Systembetrieb zu unterstützen.

Die nachhaltige Entwicklung der Energieversorgungstellt große neue Herausforderungen an das Stromver-sorgungssystem der Zukunft. Neben Stromeffizienz-maßnahmen wird in Österreich eine noch stärkereInlandsstromerzeugung, mit einem steigenden Anteilan erneuerbarer Energie und sehr effizienten Kraftwärme-kopplungsanlagen notwendig sein, um den Bedarf anStrom nachhaltig zu decken. Zusätzlich wird die Strom-versorgungsstruktur auch auf interaktive Stromkunden,sowie auf eine große Anzahl an dezentralen mobilenund stationären Speichermöglichkeiten (z.B. Elektro-fahrzeuge), vorbereitet werden müssen.

Smart Grids ermöglichen es, energie- und kosten -effizient zwischen einer Vielzahl von Stromverbrau-chern, Stromerzeugern und in Zukunft auch verstärktStromspeichern ein Gleichgewicht herzustellen. DiesesGleichgewicht wird durch optimiertes Managementvon Energieerzeugung, Energiespeicherung, Energie-verbrauch und dem Stromnetz selbst erreicht. Einedurchgängige, bidirektionale Kommunikationsfähigkeitvom Kraftwerk bis hin zu den Verbrauchern ist notwendig.

Mit Smart Grids eröffnet sich ein international relevan-tes Technologiefeld, in dem sich die österreichischeEnergie- und Kommunikationsindustrie aufgrund desbereits bestehenden Know-hows insbesondere im Be-reich der intelligenten Verteilnetze (Smart DistributionGrids) frühzeitig positionieren kann. Die vielfältigen Herausforderungen, denen sich elektrische

Netze gegenübersehen, erfordern eine enge Abstimmungaller wesentlichen Akteure und eine konzentrierte For-schungs- und Marktaufbereitungsinitiative. Daherwurde 2008 die „Nationale Technologie PlattformSmart Grids Austria“ mit Unterstützung des BMVIT,des BMWA und des Klima- und Energiefonds etabliert.

Die notwendigen Entwicklungsschritte für das nächsteJahrzehnt werden aktuell in der „Roadmap Smart

Grids Austria“ beschrieben. Die Roadmap zeigt einenkoordinierten, strukturierten und kontinuierlich abge-stimmten Weg zu Smart Grids auf.

[email protected]

Beteiligte Unternehmen und ForschungsinstitutionenIndustrie / Technologieunternehmen:ALCATEL - LUCENT Austria AGBEA Electrics GmbHECOENERGEN Ges.m.b.H.FRONIUS International GmbHHG-EngineeringINFINEON Technologies Austria AG SCHRACK TECHNIK GMBHSIEMENS AG Österreichubitronix system solutions GmbHTTTech Computertechnik AG

EnergiewirtschaftsunternehmenBEWAG NetzEnergie AG Oberösterreich Netz GmbHEVN AGKELAG Netz GmbHLinz Strom Netz GmbHSalzburg Netz GmbH Stromnetz Steiermark GmbHTIWAG-Netz AGVEÖ – Verband der Elektrizitätsunternehmen Österreichs VERBUND – Österreichische Elektrizitätswirtschafts-AGVKW-Netz AGWien Energie Stromnetz GmbH

Forschungsunternehmen und UniversitätsinstituteAIT - Austrian Institute of TechnologyFH OÖ F&E GmbH FH Technikum WienIFZ – Interuniversitäres Forschungszentrum für Technik, Arbeit und KulturTU Graz Institut für Elektrische AnlagenTU Wien – Institut für ComputertechnikTU Wien – Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft

Verbraucher

Speicher

verteilte Erzeuger

Stromnetz

IT-Infra-struktur

Markt

zentrale Erzeuger

Technologieplattform Smart Grids Austria

Das Stromnetz von morgen

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Das Austrian Institute of Technogy (AIT) ging aus arse-nal research und den Austrian Research Centers (ARC)hervor. Das AIT legt seinen Fokus auf hochrangige For-schung in zentralen österreichischen und europäischenInfrastrukturthemen. Dies erfolgt konkret in den fünfdefinierten Departments „Energy“, „Mobilty“, „Health& Environment“, „Safety & Security“, sowie “Fore-sight & Policy Development“. Die zentrale Aufgabe desAIT besteht in der Entwicklung von Methoden undTechnologien für die zukünftigen Innovationen undderen Implementierung in enger Kooperation mit derWirtschaft und der öffentlichen Hand.

Das Energy Department forscht in der gesamten Kettevon der umweltfreundlichen Energieaufbringung bis zurnachhaltigen Endenergienutzung. Die zentralen For-schungsgebiete sind:

> Elektrische Energieinfrastruktur – Smart Grids undPhotovoltaik

> Nachhaltige Energieversorgung für Gebäude, Städteund Regionen

Die Energieversorgung ist mit der Herausforderung kon-frontiert die elektrische Stromerzeugung von CO2 Emis-sionen zu entkoppeln, die Energieeffizienz und den Anteilerneuerbarer Energieträger zu steigern. Smart Grid Kon-zepte ermöglichen die effiziente Integration dezentralerEnergieerzeuger und Speichertechnologien (z.B. E-Fahr-zeuge) in die bestehende Netzinfrastruktur.

Im Bereich Smart Grids liegt im Energy Department derFokus auf:> Neue Managementmethoden für den Betrieb

elektrischer Netze> Wechselwirkung zwischen dem Elektrizitätssystem

und Netzkomponenten> Netzkomponenten: Design von Entwicklungs

umgebungen, Validierung und Diagnose

In diesen Forschungsaktivitäten basieren die wissen-schaftlichen Methoden des Energy Departments aufeiner Kombination von Experiment und Simulation. Inder Simulation werden neue multikriterielle Simulations-tools für Smart Grid Konzepte, gekoppelte numerischeSimulationen als Designtool für Netz komponenten,sowie modellbasierte Diagnose von Betriebsmittelnherangezogen. Im Experiment kann auf hochrangigeForschungsinfrastruktur bestehend aus Hochspan-nungslabor, Leistungsversuchsfeld und Wechselrich-terlabor zurückgegriffen werden.

Das AIT ist Partner des europäischen Network of Ex-cellence DER Lab (Distributed Energy Laboratory), inführender Rolle bei einer Vielzahl von Europäischen undnationalen Forschungsprojekten (z.B. DISPOWER,DGFACTS, DGNET, SOLIDER, MetaPV, DG DemoNetz,BAVIS, ISOLVES) beteiligt und leitet Aktivitäten inner-halb der Internationalen Energieagentur (z.B. IEAENARD). Das AIT ist ein wesentlicher technologiestra-tegischer Partner der Industrie, Elektrizitätswirtschaft,universitärer Forschung und der öffentlichen Hand inÖsterreich und Europa.

SMART GRIDS PIONIERE38

Exzellente Forschung im Bereich Smart GridsAustrian Institute of Technology – Energy Department

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SMART GRIDS PIONIERE 39

DIE SIMTECH LABORINFRASTRUKTUR DES AIT

Neue Funktionalitäten in den Netzen benötigen neuar-tige Netzkomponenten (Wechselrichter, Smart Meters,Ladestationen, Strombegrenzer, etc.). Diese Kompo-nenten sind aktiver Natur und weisen hochgradig nicht-lineares Systemverhalten auf. Zur Komponenten-entwicklung bzw. zur Definition, Verifikation und Optimierung von Netzmanagementverfahren ist es essentiell, die Wechselwirkung zwischen den Systemkomponenten und dem Netz zu untersuchen.Das Verhalten neuer Komponenten ist nicht analytischmodellierbar, experimentelle Verfahren sind daher not-wendig. Für aktive Netzkomponenten, wie es die Bestandteile von Smart Grids sind, werden Power-

Hardware-in-the-Loop (P-HIL) bzw. Controller-Hard-

ware-in-the-Loop (C-HIL) Verfahren als innovativeLösungsansätze angewandt.

Am AIT Energy Department wird derzeit eine neue La-borinfrastruktur entwickelt, wo diese innovativen Un-tersuchungsverfahren durchgeführt werden können.Die bestehende Infrastruktur wird dabei auf einePower-Hardware-in-the-Loop-fähige Installation mitdem Fokus auf die Untersuchung elektrischer Verteil-netze erweitert. Dies beinhaltet einen leistungsstarkenechtzeitfähigen Rechnercluster kombiniert mit Netzsi-mulatoren (Leistungsverstärker) für Niederspannungs-gleich- und Wechselstromnetze. Weiters erforderlichsind Messtechnik und Sensorik, sowie Einrichtungenzur elektrischen Energieversorgung.

In diesen Laboreinrichtungen sind systemische Unter-suchungen der Wechselwirkung von Komponenten undelektrischem Netz und technologische Entwicklungenim Bereich der Netzintegration von dezentraler Ener-gieerzeugung, Demand Side Management und Elek-tromobilität möglich.

Bei Power-Hardware-in-the-Loop wird das elektrischeNetz in einer Simulationsumgebung mit realen Netzda-ten nachgebildet und einzelne Knoten dieser Simulationwerden über Leistungsverstärker (sog. Netzsimulato-ren) in die Laborinfrastruktur übertragen. An diesen Simulatoren werden reale Komponenten, wie z. B.Wechselrichter und Kraft/Wärmekopplungsanlagen(Power-Hardware-in-the-Loop) angeschlossen. Der Be-trieb von Smart Grids bedingt auch neue Regelungsal-gorithmen für den Betrieb von elektrischen Netzenunter aktiver Einbindung der Netzteilnehmer. Die dazu-gehörigen Regler können ebenfalls in dieser Infrastruktur getestet und entwickelt werden (Control-ler-Hardware-in-the-Loop). Die reale Reaktion der Anla-gen und Regler auf unterschiedliche Netzbedingungen

wird in einer Feedbackschleife in Echtzeit wieder an dieSimulation zurückgegeben (in-the-Loop). Damit kanndas Verhalten der Anlagen am echten Netz nachgebil-det werden.

Mit einer derartigen Infrastruktur können die Risiken beider Umsetzung von neuen Produkten in den Echtbe-trieb entscheidend minimiert und somit der Innovati-onszyklus für Smart Grids-Technologien verkürztwerden. Mit dem SimTech Labor des AIT Energy Department positioniert sich Österreich europaweit alseinzigartiger Forschungskontenpunkt für die Industrie.Eine federführende Einbindung in internationale For-schungsprojekte im Bereich Smart Grids wird dadurchmöglich.

KontaktDI Dr. Wolfgang Hribernik Head of Business Unit Energy DepartmentElectric Energy [email protected]

DI Helfried Brunner, MSc.Deputy Head of Business UnitEnergy DepartmentElectric Energy [email protected]

AIT Austrian Institute of Technology Österreichisches Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal Ges.m.b.H. Giefinggasse 2, 1210 Wienwww.ait.ac.at

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SMART GRIDS PIONIERE40

Kontakte

FTI-Strategie Smart Grids

Ing. Michael HübnerAbetilung für Energie- umd UmwelttechnologienBundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologiemichael.huebner@bmvit.gv.atwww.ENERGIESYSTEMEderZukunft.at

Finanzierung und Abwicklung

DI (FH) Helfried MährenbachBeratung und Projektbetreuung, FörderabwicklungFFG Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbHThematische Programme [email protected] www.ffg.at/energiederzukunft

DI Hemma Bieser, MScStrategisches ProjektmanagementKlima- und [email protected]

Aktuelle Informationen, Projektergebnisse und Publikationen:

www.ENERGIESYSTEMEderZukunft.at

Internationale Forschungskooperationen

Smart Grids D.A.CH.Internationale Energieagentur (IEA ENARD, DSM, 4e, PVPS)ERA-Net Samrt GridsEuropean Electricity Grids Initiative (EEGI)

Begleitendes Expertenteam

DI Hubert FechnerInstitut für Erneuerbare EnergienFH Technikum [email protected]

DI Dr. Kurt SchauerLösungen für zukunftsfähige EntwicklungWallner und Schauer [email protected]

Dr.-Ing. Albrecht ReuterManagerFichtner IT Consulting AG [email protected]

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www.ENERGIESYSTEMEderZukunft.at

Impressum

Eigentümer, Herausgeber und Medieninhaber:Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie1010 Wien, Renngasse 5

Für den Inhalt verantwortlich:Abteilung für Energie- und UmwelttechnologienLeitung: DI Michael Paula

verfaßt von:Ing. Michael Hübner, BMVIT

mit Beiträgen von:Dr. Kurt SchauerMag. Stefanie Waldhör

Design & Produktion:Projektfabrik Waldhör KG, www.projektfabrik.at

Fotos und Abbildungen:Zur Verfügung gestellt von den jeweiligen Regionen und Projekt-partnern, Lenhard Reuter (Seite 8), Siemens AG, photocase,Stella/pixelio.de, Waldhör KG

Wir danken den dargestellten Akteuren für ihre Beiträge und die zurVerfügung gestellten Materialien.

Wien, 2010

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Fotos und Abbildungen:Zur Verfügung gestellt von den jeweiligen Regionen und Projekt-partnern, Lenhard Reuter (Seite 8), Siemens AG, photocase,Stella/pixelio.de, Waldhör KG

Wir danken den dargestellten Akteuren für ihre Beiträge und die zurVerfügung gestellten Materialien.

Wien, 2010