KiwiOS X und Smart-Demand-Management: dezentrale Energieanwendungen modular skalieren

Blogeintrag KiwiOS

Wenn wir das Netz vollständig dekarbonisieren und E-Mobilität und moderne Wärmelösungen auf dem Massenmarkt etablieren wollen, können wir uns nicht mehr nur auf die traditionelle Netzregulation auf Produktionsseite verlassen. Stattdessen sollte die Stromnachfrage intelligent auf Endnutzerseite gemanagt werden (Demand-Side-Management). Als essenzieller Aspekt der Energiewende muss dieser Wandel zügig und allumfassend vollzogen werden.

Dieser Blog beleuchtet den regulatorischen Status Quo, wie diese neuartige technologische Herausforderung umzusetzen ist und welche Chancen sich daraus für Unternehmen und Endkund*innen ergeben.
 

Was ist Smart-Demand-Management?

Anders als bei der fossilen Stromerzeugung bringen erneuerbare Energiequellen die Herausforderung mit sich, dass Strom nicht gleichmäßig, sondern schwankend erzeugt werden kann. Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien kommt es deshalb immer häufiger zu Diskrepanzen zwischen Produktionshochzeiten und Verbrauchsspitzen auf Bedarfsseite. Die massive Elektrifizierung, im Privatbereich beispielsweise durch Elektroautos und Wärmepumpen, verstärkt diesen Effekt. Neben der Entwicklung moderner Stromspeicher und dem Ausbau von Speicherkapazitäten bedarf es deshalb vor allem eines intelligenten, digitalisierten und automatisierten Managements der Stromnachfrage auf Verbrauchsseite, sowohl in der Industrie als auch in privaten Haushalten.

Das ist für die Energiewirtschaft nicht nur eine völlig neue technologische Herausforderung – sie muss zudem in Rekordzeit umgesetzt werden, um die Klimaziele des Pariser Abkommens zu erreichen und die entsprechenden EU-Vorgaben einzuhalten.

Für neue Energiemarktteilnehmer stellt diese Herausforderung gleichzeitig die Chance dar, völlig neue Märkte zu erschließen: intelligentes Heimenergiemanagement, Vehicle-to-Home und Vehicle-to-Grid, zeitvariable Tarife und den sogenannten Flexibilitätenhandel. Wer sein Hardware- oder Service-Geschäft um diese Angebote erweitert, kann seinen Kund*innen ein Rundum-Energiepaket anbieten.

 

Welche Vorteile ergeben sich für Endkund*innen?

Endnutzer*innen brauchen Lösungen, die ihnen einfachen Zugang zur neuen Energiewelt verschaffen. Sie möchten einen Beitrag zum Klimaschutz leisten und gleichzeitig Ersparnisse erzielen.

Durch Eigenverbrauchsoptimierung mithilfe eines Heimenergiemanagementsystems (HEMS) können Nutzer*innen bereits bis zu bis zu 800 Euro Stromkostenersparnis im Jahr erzielen. Darauf aufbauend kann ihnen zukünftig Vehicle-to-Home (V2H) ermöglicht werden. V2H bedeutet, dass Elektroautofahrer*innen ihr Auto nicht nur zum sauberen Transport, sondern auch als Heimspeicher nutzen können und damit ihren Autarkiegrad erhöhen und ihre Reststrombezugskosten senken können.

Zusätzlich können zeitvariable Tarife, die in Deutschland bereits teilweise möglich sind, bereitgestellt werden. Hier wird der Stromverbrauch intelligent gegen Stromproduktion und Netzstabilität optimiert. In Kombination mit einem HEMS kann diese Optimierung weitere Parameter wie beispielsweise Abfahrtswunschzeit, die zu ladende Energie des Elektroautos, die PV-Ertragsprognose und den Raumtemperaturwunsch berücksichtigen. Für Endnutzer*innen bringt das neben erhöhtem Komfort      auch finanzielle Vorteile mit sich.

Ein weiterer spannender Aspekt des Smart-Demand-Management ist der Flexibilitätenhandel. Dabei können Endkund*innen ihre Flexibilität – also ihre gespeicherte Energie – dem Regelenergiemarkt zur Verfügung stellen und damit Geld verdienen. In diesem Zusammenhang wird oft auch von der Vehicle-to-Grid Technologie (V2G) gesprochen. Wenn Strom aus dem Elektroauto zurück ins Netz eingespeist werden kann, wird das Übertragungsnetzbetreibern helfen, Frequenz und Spannung in ihren Netzen konstant zu halten und Netzstabilität zu gewährleisten, ohne dafür wie bisher konventionelle Gas- und Kohlekraftwerke einzusetzen.

Erfahre hier mehr darüber, wie netzdienliches Laden funktionieren kann: https://kiwigrid.com/de/artikel/kiwigrid-ermoeglicht-guenstiges-und-netzdienliches-laden-von-elektroautos

 

Welche Vorteile ergeben sich für Unternehmen?

Neue Energiemarktteilnehmer, die über ein Hardware-Geschäft oder Service-Dienstleistungen bereits Kundenbeziehungen aufbauen, können mit Smart-Demand-Technologien zusätzlichen, wiederkehrenden Umsatz generieren. Beispielsweise können Autohersteller neben dem traditionellen Autohandel und dem Verkauf von Wallboxen einen dazu passenden Ladestromtarif anbieten. Solaranlagenhersteller und -installateur*innen können über die Eigenverbrauchsoptimierung und zeitvariable Tarife in den Markt einsteigen. Wärmepumpenhersteller haben diese Möglichkeit durch das intelligente Schalten von Wärmepumpen. Auf diese Weise lässt sich schrittweise der gesamte Value Pool der Smart-Demand-Möglichkeiten erschließen.

 

Stand der Regulatorik & Marktpotential in Deutschland und Europa

Obwohl Smart-Demand-Management-Anwendungsfälle in der Energiewirtschaft viel diskutiert werden, sind sie momentan auf Niederspannungsebene noch in einer sehr frühen Marktphase. Doch der Sprung in den Massenmarkt ist nicht mehr fern, denn ohne sie wird eine Dekarbonisierung des Stromnetzes sowie der massenhafte Einsatz von Wärmepumpen und die ausschließliche Nutzung erneuerbarer Energiequellen schlichtweg unmöglich sein.

Aus diesem Grund unterstützt auch der EU Green Deal die Entwicklung von Smart-Demand-Management-Technologien mit regulatorischen Richtlinien für die Mitgliedsstaaten sowie mit finanziellen Mitteln.

Die Schlüsselprogramme fokussieren dabei folgendes:

  • Den Ausbau der Erneuerbaren zur Entkarbonisierung des europäischen Stromnetzes
  • Die Elektrifizierung von Mobilität und Wärmeversorgung
  • Den Aufbau intelligenter Netzinfrastruktur inklusive Flexibilitätenhandel und lokaler Energiegemeinschaften

Ziel der Programme ist es, die Netzstabilität aufrechtzuerhalten, unnötigen und teuren Netzausbau zu vermeiden, und Autarkie, Energieeffizienz und individuelle sowie internationale Energieunabhängigkeit zu erhöhen.

 

Herausforderung für die Technologie

In Rekordzeit gesetzliche Rahmenbedingungen zu schaffen ist das eine. Die technologischen Voraussetzungen für Smart-Demand-Management-Anwendungen im Unternehmen zu schaffen, ist jedoch ebenfalls eine nicht zu unterschätzende Herausforderung. Viele Unternehmen fragen sich, ob und wie sie diese allein angehen können.

Um Smart-Demand-Technologien schnell etablieren zu können, braucht es einen soliden und standardisierten Energy-IoT-Unterbau.

Es bedarf einer Energy-IoT-Plattform, die:

  • offen und standardisiert ist, um skalierbar zu sein und eine Integration in angrenzende Systeme zu garantieren,
  • Komplexität an Schnittstellen, Protokollen und Firmwares bewältigen kann und
  • robust, verfügbar und sicher ist.

Für den Aufbau einer solchen Plattform ist jahrelange Erfahrung bei der Integration und Steuerung von Energiegeräten sowie ein Verständnis der typischen Fehlermuster und herstellerspezifischen Probleme notwendig.

 

Voraussetzungen für den Aufbau eines zukunftssicheren Smart-Demand-Geschäfts

Aufgrund der komplexen technologischen Herausforderung empfiehlt es sich für die allermeisten Unternehmen auf eine unabhängige Plattform aufzubauen, anstatt sich selbst am komplizierten Aufbau und der Wartung der Infrastruktur, die mit der Entwicklung und dem Betrieb einer Energy-IoT-Anwendung verbunden sind, zu versuchen.

Mit 220.000 angebundenen Energiegeräten, täglich 7 Mrd. verarbeiteten Datenpunkten in 16 verschiedenen europäischen Ländern und einer Plattformverfügbarkeit von mindestens 99,5% bietet Kiwigrid mit KiwiOS X eine solide Plattform, die alle Grundvoraussetzungen für die erfolgreiche Umsetzung von Smart-Demand-Technologien erfüllt.

Smart-Demand-Management setzt die Vernetzung und Optimierung der Geräte im Eigenheim voraus. Dieses intelligente Heimenergiemanagement muss schon jetzt hochskaliert etabliert werden, um zukunftssicher aufgestellt zu sein. Die durch das Hardware- oder Service-Geschäft etablierten Kundenbeziehungen lassen sich einfach fortsetzen, sodass der Zeitraum, bis die neuen Anwendungsfälle marktfähig sind, problemlos überbrückt werden kann.

Kiwigrid bietet dafür jetzt schon spezifische APIs, die für PV-/Hybrid-Wechselrichter, Stromspeicher, Ladeinfrastrukturen, Wärmepumpen und Zähler optimiert wurden. Im Zusammenspiel mit dem Energy Manager VoyagerX im Feld bieten diese APIs schlüsselfertige Konnektivität zu einem breiten Portfolio von Geräten marktführender Hersteller.

Darauf aufbauend können Unternehmen neue Anwendungsfälle modular implementieren und in Tandem mit Markt- und Regulatorikentwicklung ohne Risiko und große Erstinvestitionen einführen.

 

Wie werden Smart-Demand-Management-Anwendungsfälle risikofrei implementiert?

Kiwigrid arbeitet an dezidierten APIs für smarte Tarife und Flexibilitäten und prägt schlüsselfertige Energiemanagement-Algorithmen über eine Optimierungs-API aus (Cloud Optimization). Diese Funktionsbausteine werden für maximale Entwicklungsgeschwindigkeit als PaaS angeboten.

Das heißt, Unternehmen können ihre eigenen Energieanwendungen über standardisierte APIs mit KiwiOS X verbinden und auf diese Weise mit mehr Daten und Funktionen anreichern.

Dank der individuell ausgeprägten APIs bezahlen Unternehmen auch nur für jene API-Abrufe, deren Gerätedomäne bzw. Anwendung im Feld auch tatsächlich angebunden ist. Dieses geräte- und anwendungsspezifische Pay-per-Use-Prinzip ermöglicht eine schrittweise Skalierung, denn Unternehmen können Use-Cases auf diese Weise modular implementieren.

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