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6 | 2015

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EnergieForum Bild 2 Das Smart Grid für Forschungszwecke (BF-Agent = Betriebsführungsagent). Bild 3 Funktionalitäten von Agenten. Agenten übernehmen Koordinationsaufgaben Ein neues Element des Smart Grid werden Agenten sein, eine Software, die Aspekte von Reglern, Optimierern, selbstlernenden Systemen und Web-Services integriert und zusätzliche „soziale Kompetenzen“ hat (Bild 3). Agenten weisen ein menschenähnliches Verhalten auf. Sie reden miteinander, stellen sich Fragen und entwickeln gemeinsam Lösungen, um proaktiv unvorhergesehene Probleme zu lösen. Sie lernen aus Erfahrungen und können auch ein anderes System trainieren, damit es von ihren Erfahrungen profitiert. Umgekehrt können Agenten auch Mitbewerber in Stromauktionen sein und über Energiepreise verhandeln. Bezeichnend für Agenten ist, dass sie nicht Task-orientiert arbeiten wie heutige Programme oder ein digitaler Regler, der einen bestimmten Sollwert hält, sondern Ziel-orientiert. Agenten wählen selbst die nötigen Handlungsoptionen aus, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Das Ziel kann bilanziell-ökonomisch oder netzdienlich sein. Agenten tauschen nur so viele Informationen miteinander aus, wie für die Erreichung ihrer Ziele notwendig ist. Das gewährt höchstmöglichen Datenschutz bei gleichzeitiger gemeinsamer Optimierung der Energieverteilung in intelligenten Teilsystemen auf der Niederspannungsebene. Die Agenten erledigen einen großen Teil der Regelaufgaben somit direkt mit ihren lokalen Nachbarn, sozusagen auf dem kleinen Dienstweg. Agentensysteme können selbstständig neue Teilsysteme bilden, falls sich Netzstrukturen zum Beispiel durch Kurzschlüsse verändern – ein wesentliches Plus für die Agentensysteme bei der angedachten Skalierung des Mengengerüsts von dezentralen Energieanlagen. Die heutige zentrale Führungsstruktur macht hier jedoch sowohl eine manuelle Anpassung der dezentralen Energieanlagen als auch der zentralen Führungseinheit notwendig. Mehr Teilautonomie könnte hier das Personal in den Leitwarten entlasten und den Kommunikationsaufwand weiter reduzieren. Durch die flexible und redundante Führungsstruktur weisen agentenbasierte Führungssysteme des Weiteren eine hohe Fehlertoleranz (Resilienz) gegenüber dem Ausfall von netzleittechnischen Komponenten auf. 340 Gigawattstunden durch dezentrale Speicher In der aktuellen Diskussion über die Energiewende spielen Speicher eine wichtige Rolle. Wie drängend ein klares Konzept dafür ist, zeigt zum Beispiel der 22. Juni 2014, ein Sonntag, an dem mittags alle Erneuerbaren zusammen 62,3 % der deutschen Kraftwerksleistung bereitstellten. Die klassische Lösung mit Pumpspeicherwerken oder Gaskraftwerken als Kapazitätsreserve ist sicher für eine Übergangszeit sinnvoll. Langfristig gibt es jedoch ökonomisch günstigere Lösungen. Das stundengenaue Remod-Simulationsmodell des Fraunhofer ISE errechnet für das deutsche Energiesystem im Jahre 2050, dass allein durch netzdienliche kleine Batterie- und Wärmespeicher rund 340 GWh bereitgestellt werden können. Das ist mehr als das Fünffache der für den gleichen Zeitpunkt berechneten Kapazität aller Pumpspeicherwerke von 60 GWh. Um die 340 GWh Speicherkapazität darzustellen, müssen acht Millionen kleine PV-Batteriespeicher und sieben Millionen dezentrale Wärmespeicher in Einfamilienhäusern gebündelt werden – eine ideale Aufgabe für ein Multi-Agentensystem, die virtuelle Quartier- oder Stadtspeicher bilden können. Jetzt die Weichen für die Zukunft stellen: Agenten sind Zukunftsmusik, doch muss jetzt an kleinen Systemen geübt werden, was einmal im großen Konzert funktionieren soll. Neben den technischen Aufgaben, sind noch viele ordnungspolitische Fragen zu klären, zum Beispiel welche Qualifikation privatwirtschaftliche Aggregatoren erfüllen müssen, um am Smart Grid aktiv teilzunehmen. Schließlich sind wirtschaftliche Anreize und klare Regeln nötig, um private Investoren für netzdienliche Maßnahmen zu motivieren. Das intelligente Netz fordert auch von uns intelligente Rahmenbedingungen. Dazu brauchen die Agenten noch unsere menschliche Kommunikation, Kooperation und soziale Kompetenz. Prof. Dr.-Ing. Christof Wittwer und Gregor Rohbogner, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg i www.ise.fraunhofer.de 50 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 6

Organgesellschaft Der VDI bezieht Stellung Anmerkungen zum künftigen Strommarktdesign ENERGIEWIRTSCHAFT | Zur Initiative des BMWi, die verfügbaren Alternativen für ein neues Strommarktdesign in einem Grünbuch aufzuzeigen, hat die VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt folgende Anmerkungen an das Bundesministerium übermittelt. Im Rahmen der Umsetzung der Energiewende plant die Bundesregierung, die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien weiter auszubauen und damit fossile Energieträger zu substituieren. Dieser Prozess wird zukünftig insbesondere mit Wind- und Solarstrom weitergehen, die durch ein fluktuierendes Energieangebot gekennzeichnet sind. Um eine sichere Stromversorgung zu gewährleisten, werden nach Auffassung des VDI auch in den kommenden Jahren und Jahrzehnten noch jederzeit abrufbare Stromerzeugungsanlagen wie Kohle- und Gaskraftwerke, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und Pumpspeicherkraftwerke benötigt, um die Residuallast, das heißt die Differenz zwischen der geforderten und der durch erneuerbare Energien eingespeisten Leistung, zu tragen. Wie lange sie zur Sicherung der Energieversorgung in welcher Höhe erforderlich sind, lässt sich heute jedoch nicht seriös voraussagen. Ziel muss es deshalb auch sein, die Wirkungsgrade der Kohle- und Gaskraftwerke insbesondere im Teillastbetrieb weiter zu steigern und ihre Flexibilität zu verbessern. Neuartige Speichersysteme wie zum Beispiel auf der Basis von Power-to-Gas befinden sich derzeit noch in der Entwicklung und stehen zur Absicherung nicht zur Verfügung. Der Bau und Betrieb jederzeit abrufbarer Stromerzeugungsanlagen zur Sicherung der Residuallast erfordert neue politische Rahmenbedingungen für ein geeignetes Marktdesign. Darüber hinaus kann die zentrale und dezentrale Kraft-Wärme- Kopplung nur dann zur Erreichung energiepolitischer Ziele und zur Versorgungssicherheit beitragen, wenn die gesetzgeberische Flankierung, unter anderem im zukünftigen Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz, verbessert wird. Viele der vorhandenen konventionellen Stromerzeugungsanlagen stehen aufgrund sinkender Auslastung und stark gefallener Preise am Großhandelsmarkt für Strom unter wirtschaftlichem Druck. Bei weiteren Stilllegungen konventioneller Kraftwerke und dem parallel dazu laufenden Ausstieg aus der Kernenergie sieht der VDI die Gefahr, dass zu Beginn der kommenden Dekade Engpässe in der Versorgung mit Strom drohen. Die vorhandenen Konzepte zur Sicherstellung der Leistung sowie der gesetzliche Ordnungsrahmen müssen deshalb überdacht, weiterentwickelt und verbessert werden, um weiterhin eine sichere Stromversorgung in Deutschland zu gewährleisten. Das Grünbuch empfiehlt, zum Erhalt der Versorgungssicherheit entweder den bestehenden Strommarkt anzupassen oder zusätzlich einen Kapazitätsmarkt einzuführen, bei dem sowohl Energie (Strom) in kWh als auch Leistung in kW gehandelt wird. Egal für welche der genannten Varianten sich die Bundesregierung entscheidet, plädiert der VDI als Sprecher der Ingenieure und der Technik dafür, dass der zukünftige Ordnungsrahmen für das Strommarktdesign Deutschlands folgende Anforderungen erfüllt: > Erhalt der Versorgungssicherheit auf ausreichend hohem Niveau, > Finanzierbarkeit neuer energietechnischer Anlagen, > Weiterentwicklung der umweltverträglichen technischen Optionen zur Residuallastdeckung, insbesondere der Flexibilisierung von Kraftwerken und der Kraft-Wärme-Kopplung, > Einbindung von Demand-Side-Mana - gement (DSM) zur Lastreduktion, > Begrenzung der zusätzlichen Kosten für die Stromverbraucher. Versorgungssicherheit Aus Sicht des VDI kann sowohl ein optimierter Strommarkt (Strommarkt 2.0) mit Kapazitätsreserve als auch ein Kapazitätsmarkt Versorgungssicherheit herstellen. Diese Kapazitätsreserve im Strommarkt 2.0 würde sich aus Kraftwerken zusammensetzen, die nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden können. Sie nehmen daher nicht mehr regulär am Strommarkt teil, sondern nur noch in Knappheitszeiten. Über den Einsatz dieser Kapazitätsreserve entscheiden die Netzbetreiber. Aus Sicht des VDI beinhaltet der Vorschlag eines optimierten Strommarktes mit Kapazitätsreserve aber ein entscheidendes Problem: Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland werden weitere konventionelle Kraftwerke unwirtschaftlich. Wenn sie vom Markt gehen, wird die Kapazitätsreserve im Zeitverlauf stetig anwachsen, was die Kosten nach oben treibt. Finanzierbarkeit Die Finanzierbarkeit von Neuanlagen sowie von flexibler Nachfrage bei Großverbrauchern in einem optimierten Strommarkt ist schwierig. Die im Grünbuch zukünftig unterstellten, stochastischen Preisspitzen sind keine ausreichende Basis für Investitionsentscheidungen und Finanzierungen heute, denn sie sind in der Häufigkeit ihres Auftretens und in ihrer Höhe ex ante nur sehr schwer abzuschätzen. Ein Kapazitätsmarkt lässt wahrscheinlich nur die Finanzierung einfacher Neuanlagen, zum Beispiel offener Gasturbinenkraftwerke mit geringem Wirkungsgrad und höheren Emissionen zu. Bild: Uwe Schlick / pixelio.de BWK Bd. 67 (2015) Nr. 6 51

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