Der Seven2one Blog

Hier dreht sich alles um Energie, insbesondere um Smart Energy und die digitale Transformation der Energiewirtschaft.

Flexibilitätsvermarktung als Geschäftsmodell der Zukunft: IKT und Big Data als Erfolgsfaktoren

von Dr.-Ing. Christoph Schlenzig

Markt

Das Energiesystem befindet sich derzeit in einem historischen Umbruch. Die Stromerzeugung in Deutschland und vielen anderen Ländern wird auf umweltverträgliche und nachhaltige Erzeugung umgestellt, die größtenteils auf volatilen erneuerbaren Energiequellen (EE) wie Wasser- und Windkraft, Solarenergie, Erdwärme und nachwachsende Rohstoffe basiert. Aus den sich daraus ergebenden zeitweisen Überkapazitäten erwachsen neue Geschäftsmodelle. Eine solche Flexibilitätsvermarktung lässt sich über Demand Side Management oder ein Energiemanagement realisieren. Damit das wirtschaftliche Potenzial gehoben werden kann, müssen Versorger ihre Anlagensteuerung auf eine echtzeitfähige Informations- und Kommunikations-technologie (IKT) umstellen, die die intelligente Auswertung großer Datenmengen erlaubt, um das Energiesystem optimal zu steuern.

Flexibilitätsvermarktung erlaubt wirtschaftliche Nutzung

Da der Betrieb von EE-Anlagen mit sehr geringen Grenzkosten verbunden ist, führte der Zubau an EE-Anlagen bereits zu einer starken Senkung des Börsenpreises für Strom aufgrund des Merit-Order-Effekts. Unter Merit-Order versteht man die Einsatzreihenfolge der Kraftwerke, die durch die variablen Kosten der Stromerzeugung bestimmt wird. Dabei werden zuerst die günstigsten Kraftwerke zur Deckung der Nachfrage aufgeschaltet, das letzte Kraftwerk mit den höchsten Grenzkosten, das zur Deckung der Nachfrage benötigt wird, bestimmt den Preis. Der Merit-Order-Effekt ist die Verdrängung teuer produzierender Kraftwerke durch den Markteintritt eines Kraftwerks mit geringeren Grenzkosten.

Der Merit-Order-Effekt ist deutlich spürbar: In den letzten fünf Jahren ist der Strompreis an der Börse um über 50 % gegenüber dem Jahr 2011 gefallen (von 55 € auf 25 € / MWh). Die Gewinne aus der reinen Stromvermarktung sinken also dramatisch. Dies bereitet insbesondere Energieversorgern, deren Kraftwerkspark hauptsächlich aus konventionellen Kraftwerken besteht, große Probleme. Zeitgleich stieg der Strompreis für die Endkunden um 20 % aufgrund einer stetigen Erhöhung der EE-Umlage von ca. 2 ct im Jahr 2010 auf 6 ct im Jahr 2014.

Auch wenn die Energiewende bereits neue Geschäftsfelder hervorgebracht hat, so haben doch die meisten dieser Geschäftsmodelle nur wenig bis gar nichts mit der klassischen Stromvermarktung, dem Kerngeschäft der heutigen Energieversorgungsunternehmen (EVU), zu tun. In einem Markt, in dem wissentlich und willentlich Überkapazitäten aufgebaut werden, ist jedoch nicht zu erwarten, dass die Renditen aus der klassischen Stromvermarktung wieder ansteigen werden. Es besteht also Handlungsbedarf. EVU müssen ihr Geschäftsmodell anpassen, auch wenn eine Umstellung der Unternehmensstrukturen hin zu neuen Geschäftsfeldern mit hohen Kosten verbunden ist.

Das politische Ziel einer Nachfragedeckung mit 80 % erneuerbaren Stromerzeugern (davon 65 % stark fluktuierende Erzeuger) ist augenscheinlich nicht ohne gravierende Veränderungen auf der Nachfrageseite volkswirtschaftlich sinnvoll umzusetzen. Das heutige Verfahren der Entschädigung für erzwungene Abregelung, ist in Zukunft nicht mehr finanzierbar. Auch bei der erneuerbaren Stromerzeugung wird das marktwirtschaftliche Prinzip Einzug halten müssen: Der Erzeuger ist für den Absatz seiner Produktion selbst verantwortlich. Der Einspeisevorrang des EEG, der den Anschub der neuen Energietechnologien sicherstellen sollte, ist bei einem Marktanteil von 30 % nicht mehr adäquat.

Chance für Energieversorger

Genau in diesem Wandel liegt eine große Chance für Energieversorger. In der starken angebotsseitigen Überkapazität volatiler EE-Stromerzeuger, die bis 2050 entstehen wird, schlummert ein unerschlossenes Umsatzpotenzial.

Bewertet man die für 2050 konservativ ermittelten 30-40 TWh, die mit der heutigen Nachfragestruktur nicht genutzt werden können, mit einem Strompreis von 25 €/ MWh, ergibt sich ein Potenzial von bis zu 1 Mrd. € pro Jahr. Damit dieses Überangebot nicht zu einem weiteren Preisverfall an der Börse führt oder volkswirtschaftlich sinnlos abgeregelt wird, muss die Nachfragekapazität so ausgebaut werden, dass sie den volatilen Strom in Zeiten hoher Einspeisung verbrauchen kann.

Demand Side Management als Geschäftsmodell

Die Antwort auf die Überkapazität liegt darin, eine flexibel steuerbare Stromnachfrage (Demand Side Management) aufzubauen, um die Erzeugungsspitzen nutzen zu können. Dies lässt sich erreichen durch die Umstellung der Wärmeerzeugung von Öl oder Gas auf Strom mit Wärmepumpen und elektrischen Warmwasserbereitern, durch zusätzliche Nachfragen wie z. B. Klimatisierung und Elektromobilität, durch die Erhöhung der Speicherfähigkeit im System (Batterien, Wärmespeicher, Kühlspeicher) oder durch eine Kopplung der Energiesysteme (Kraft-Wärme-Kopplung, Power-to-Heat, Power-to-Gas).

Indem die EVU steuerbare Stromverbraucher aktiv vertreiben, installieren, warten und steuern, Elektromobilität aktiv unterstützen und die Speicherfähigkeit ihres Systems gezielt erhöhen, schaffen sie sich einen eigenen Absatzmarkt für die volatile Stromerzeugung aus ihren Wind- und Photovoltaikanlagen. Eine konventionelle Erzeugung mit dynamisch regelbaren Kraftwerken als Backup für die restliche Stromnachfrage rundet das Portfolio der Zukunft ab.

IKT-Infrastruktur für die Flexibilitätsvermarktung

Um die Erzeugungsspitzen erfolgreich vermarkten zu können, muss ein EVU die steuerbare Nachfrage seiner Kunden und die Speicher in Echtzeit an die volatile Erzeugung aus EE anpassen können. Eine solche Echtzeit-Steuerung ist nur mit dem Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) möglich. Der Aufbau und Unterhalt dazu nötiger IKT-Lösungen für die Echtzeit-Steuerung komplexer Energiesysteme ist heute noch mit prohibitiv hohen Kosten erbunden, die nicht selten eine rentable und damit erfolgreiche Umsetzung des Geschäftsmodells gefährden.

Häufig müssen Unternehmen selbst zu Softwareentwicklern werden, um ihre neuen Geschäftsprozesse flexibel digital umzusetzen. Cloud-basierte, anpassungsfähige und kostengünstige Standardlösungen fehlen, die die operativen und administrativen ITKosten niedrig halten. Alternativ bietet sich der Rückgriff auf Softwarehersteller an, die Daten- und Prozessmanagement-Systeme für die Energiebranche entwickeln. So hat sich Seven2one z. B. zum Ziel gesetzt, eine einheitliche und flexible Standard-Plattform für die Echtzeit-Steuerung von Energiesystemen in der Cloud zu schaffen. Durch standardisierte, konfigurierbare Datenobjekte mit generischen Grundfunktionen und einer modularen Architektur lassen sich die individuellen Datenstrukturen und Prozessabläufe des Geschäftsmodells kostengünstig umsetzen sowie – was noch wichtiger ist – kontinuierlich anpassen und optimieren. Auf diese Weise kann die Businesslogik unterschiedlicher Geschäftsmodelle mit Standardfunktionen baukastenartig und kostengünstig aufgebaut werden.

Aus Big Data wird Smart Data

Die Lösung zur Echtzeit-Steuerung von Energiesystemen besitzt eine flexibel anpassbare Datenorganisation, welche große Datenmengen in Near-Realtime unter Nutzung von In-Memory Datenbanktechnologie verarbeitet. Performante, anpassbare Importschnittstellen integrieren unterschiedliche Datenquellen wie z. B. Börsendaten, Sensordaten, Zählerdaten und Messdaten aus der Gebäudeleittechnik. Eine leistungsfähige Analyse- und Prognostik-Bibliothek (Big Data Analytics) bietet Funktionen zur Entscheidungsunterstützung, um optimale Betriebsstrategien für das zu steuernde Energiesystem zu ermitteln. Diese Steuerbefehle werden über die Leittechnik an die Anlagen kommuniziert. Ein fachliches Monitoring mit „Complex Event Processing“ (Verarbeitung komplexer Ereignisse) und Alarmfunktion überwacht den Betrieb des Systems. Eine sichere Infrastruktur mit verschlüsselter Kommunikation und abgesichertem Zugriff schützt gegen eine missbräuchliche Nutzung.

Geschäftsmodelle der Zukunft brauchen intelligente IKT

Die Überkapazität fluktuierender Stromerzeugung, die im Rahmen der Energiewende aufgebaut wird, bietet für Energieversorger ein hohes wirtschaftliches Potenzial, das durch einen Ausbau der steuerbaren Stromnachfrage bei den eigenen Kunden und eine Erhöhung der Speicherfähigkeit im eigenen Bilanzkreis erschlossen werden kann.

Demand Side Management und Energiemanagement in Echtzeit sind neue Geschäftsmodelle zur Flexibilitätsvermarktung, die eine echtzeitfähige IKT zur optimalen Anlagensteuerung voraussetzen. Cloud-basierte Standardlösungen mit einer flexiblen Business-Intelligence-Plattform als Grundlage können verhindern, dass die IT-Kosten die Wirtschaftlichkeit des neuen Geschäftsmodells gefährden. Marktteilnehmer, die diese Technologie beherrschen, werden sich erfolgreich am Smart-Energy-Markt der Zukunft behaupten.

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