Smart Metering und Smart Grid im Jahre 2025 E-Book

Daniel Thomas Roy

• Herausgeber: GRIN Verlag
• Sprache: Deutsch

Veröffentlichungsjahr: 2011

Beschreibung

Diplomarbeit aus dem Jahr 2010 im Fachbereich BWL - Unternehmensführung, Management, Organisation, Technische Universität Berlin, Sprache: Deutsch, Abstract: Zentrales Anliegen der vorliegenden Arbeit ist es, den Einfluss von Smart Metering und Smart Grid auf die deutsche Energiewirtschaft im Jahre 2025 mit Hilfe der Szenarioanalyse zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden insgesamt 18 Experten von neun verschiedenen Marktparteien in knapp 19 Stunden befragt sowie 18 Fragebogen verschickt von denen 17 in der Arbeit Verwendung fanden. Die Interviews wurden in 93 Seiten transkribiert und einer qualitativen Inhaltsanalyse unterzogen. Zusätzlich wurden 204 Onlineartikel sowie 49 Studien und Artikel auf die gleiche Weise analysiert. So konnten im Verlauf der Szenarioanalyse drei Einflussbereiche mit fünf Untergruppen, 116 Einflussfaktoren, 21 Trends, 12 Schlüsselfaktoren sowie 34 Trendbruchereignissen identifiziert werden, die maßgeblich den Untersuchungsgegenstand beeinflussen. Darauf aufbauend wurden die vier konsistenten Szenarien „The Green Age“, „Zweibahnstraße“, „Agenda 2025“ sowie „Berlicon Valley“ formuliert, Chancen und Risiken für jedes Szenario erarbeitet, sowie Handlungsempfehlungen für Energieversorger entwickelt. Das Szenario „The Green Age“ ist von einem positiven Ausblick geprägt, bei dem Staat, Unternehmen und Bürger von der gesamtgesellschaftlichen „grünen“ Nachhaltigkeit profitieren. Das negative Szenario „Zweibahnstraße“ stellt die gehemmte Entwicklung auf Unternehmensseite und eine schwache gesetzliche Regulierung auf der anderen Seite dar, die die Marktdurchdringung der smarten Technologien erheblich beeinträchtigen. In dem Pfadszenario „Agenda 2025“ werden Maßnahmen und Initiativen eines starken Staates vorgestellt, der durch klare Gesetze Investitionsunsicherheiten für Unternehmen mildert und die Bürger nachhaltig sensibilisiert. „Berlicon Valley“ beschreibt, wie länder- und branchenübergreifende Dialoge, Kooperationen und Investitionen Jung und Alt zugute kommen. Die drei Haupttreiber bzw. -hemmnisse sind die Effizienzvorgaben aus dem 202020-Ziel, die in Deutschland zu einem erhöhten Anteil an regenerativen Erzeugern führen, die unklare nationale Gesetzeslage, die große Investitionsunsicherheit zur Folge hat, sowie die unzureichende Aufklärung des Endkunden über die Vorteile und Möglichkeiten von Smart Meter/Metering/Grid.

Leseprobe

Impressum:

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Coverbild: pixabay.com

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Motivation und Zielsetzung

1.2 Aufbau der Arbeit

2 Umfeldanalyse der Energiewirtschaft

2.1 Regulatorisches Umfeld

2.2 Akteure der Wertschöpfungskette

2.3 Intelligente Technologien

2.3.1 Zeitgeist „Smart“

2.3.2 Smart Metering

2.3.3 Smart Grid

3 Szenarioanalyse als Untersuchungsmethode

3.1 Grundlagen

3.2 Informationsquellen

3.2.1 Literaturanalyse

3.2.2 Expertenbefragung

3.2.3 Szenario-Team

3.3 Prozess

4 Ergebnisse der Szenarioanalyse

4.1 Einflussanalyse

4.1.1 Identifikation von Einflussbereichen

4.1.2 Einfluss-Matrix und System-Grid

4.2 Deskriptoren

4.2.1 Schlüsselfaktoren

4.2.2 Trends

4.2.3 Trendbruchereignis

4.3 Konsistenz-Bewertung

5 Szenarien und Konsequenzanalyse

5.1 The Green Age

5.1.1 Szenario

5.1.2 Chancen & Risiken

5.2 Zweibahnstraße

5.2.1 Szenario

5.2.2 Chancen & Risiken

5.3 Agenda 2025

5.3.1 Szenario

5.3.2 Chancen & Risiken

5.4 Berlicon Valley

5.4.1 Szenario

5.4.2 Chancen & Risiken

5.5 Handlungsempfehlungen für Energieversorger

6 Diskussion

6.1 Zusammenfassung

6.2 Kritische Würdigung und Ausblick

Anhang

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Suchanfragen "Smart Meter", "Smart Metering, "Smart Grid"

Abb. 2: Wertschöpfungskette der Energieversorgung

Abb. 3: Die Smart-Grid-Vision

Abb. 4: Vorgehensweise der Szenarioanalyse

Abb. 5: Szenario-Trichter

Abb. 6: Interviewpartner

Abb. 7: Prozess der Szenarioanalyse

Abb. 8: Aggregationsstufen der Szenarioanalyse

Abb. 9: Einfluss-Matrix

Abb. 10: System-Grid und Auswertung nach EIDOS

Abb. 11: Expertenbewertung von Schlüsselfaktoren

Abb. 12: Anteil der regenerativen Energien am Energie-Mix

Abb. 13: Quantitativer Nutzen

Abb. 14: Anbieterseitiges Investitionsvorhaben

Abb. 15: Nachfrageseitiges Investitionsvorhaben

Abb. 16: Verfügbarkeit von Standards

Abb. 17: Funktionsumfang innerhalb des Smart Grid

Abb. 18: Grad der Vernetzung zu anderen Diensten

Abb. 19: Gesetzliche Regulierung

Abb. 20: Einstellung zur Datenspeicherung

Abb. 21: Liberalisierung der Strommärkte

Abb. 22: Interesse an kommerziellem Stromhandel

Abb. 23: Anreize und Subventionen durch den Staat

Abb. 24: Bedrohung durch Cyber-Spione

Abb. 25: Konsistenzmatrix

Abb. 26: Szenario-Kreuz

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: EnWG und MessZV – Ausgewählte Gesetze zu Smart Meter

Tab. 2: The Green Age: Chancen & Risiken

Tab. 3: Zweibahnstraße: Chancen & Risiken

Tab. 4: Agenda 2025: Chancen & Risiken

Tab. 5: Berlicon Valley: Chancen & Risiken

Tab. 6: Treiber und Hemmnisse

A-Tab. 1: Gesetzesübersicht

A-Tab. 2: Definitionen der Szenarioanalyse

A-Tab. 3: Ansätze der Szenarioanalyse

A-Tab. 4: Schwächen der Szenarioanalyse

A-Tab. 5: Stärken der Szenarioanalyse

A-Tab. 6: Fragebogen

A-Tab. 7: Trends & Trendbruchereignisse

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung

„Die Dekarbonisierung des Energieverbrauchs stellt eine

Jahrhundertaufgabe exorbitanten Ausmaßes dar.“[1]

1.1 Motivation und Zielsetzung

Im Dezember 1997 beschlossen 34 Nationen das in die Geschichte eingegangene internationale Abkommen „Kyoto-Protkoll“. Übergeordnetes Ziel war die Reduzierung der weltweiten CO2-Emission.[2] Jedoch nahm seitdem das jährliche Emissionsvolumen stetig zu, da wachsende Volkswirtschaften in CO2-intensive Infrastrukturen investieren und der Energie- und Transportbedarf weltweit ansteigt.[3] Allein in den letzten 35 Jahren hat sich der Energieverbrauch global verdoppelt.[4]Weltweit gestiegene Emissionen und Energieverbräuche sowie veraltete Energieinfrastrukturen erhöhen den Handlungsbedarf.[5]Durch die veränderte Wahrnehmung des Klimasverwundert es daher nicht, dass die Weltöffentlichkeit immer genauer auf Ereignisse wie die in 2009 stattgefundene Klimakonferenz in Kopenhagen schaute. Im gleichen Jahr schuf die Europäische Union (EU) das Ressort „Klima“ und auch das durch Deutschland übernommene Ressort „Energie“ soll sich den energiepolitischen Herausforderungen annehmen.[6] Die politischen Rahmenbedingungen leiteten bereits1998 die Liberalisierung der Energiemärkte ein – ein Paradigmenwechsel mit weitreichenden Konsequenzen.[7]

„Energie ist der Motor der Weltwirtschaft.“[8]

Im Jahre 2008 wurden weltweit € 36,5 Bill. in Branchen erwirtschaftet, in denen Energie von Bedeutung ist.[9] Im gleichen Jahr förderte die Volksrepublik China ihrEnergieversorgungsnetzmit ca.$ 35 Mrd.[10] DieVereinigten Staaten stellten im Rahmen des „Green New Deal“ im Jahr 2009 eine Summe in Höhe von $ 54 Mrd. zur Verfügung, von denen allein ca. $ 11 Mrd. für intelligente Technologien bereitgestellt wurden.[11] In den nächsten Jahren wird die Tendenz nicht abnehmen. So schätzt die Europäische Union, dass in Europa bis zum Jahr 2030 Investitionen von ca. € 390 Mrd.[12] für Netztechnologien aufgewendet werden.[13] Das Marktpotenzial für ein nötiges Kommunikationsnetzwerk wird auf 100 bis 1000 Mal größer geschätzt als das Internet. Daher versprechen sich global agierende Unternehmen erhebliche Gewinne, wenn sie in Technologien investieren, die die Herausforderungen der Energieversorgung in der Zukunft bewältigen.[14]Die weltweit zunehmenden Forschungsaktivitäten führten z. B. in Deutschland zu dem Leuchtturmprojekt „E-Energy“. Ziel ist es, in sechs auserwählten Modellregionen ein informations- und kommunikationstechnik (IKT)-basiertes Energiesystem der Zukunft zu erforschen – ein „Internet der Energie“. Die so untersuchten Verfahren, Produkte und Dienstleistungen auf IKT-Basis sollen helfen, CO2-Emissionen und Energiekosten zu senken sowie die Versorgungssicherheit zu erhöhen.[15]Vor allem drei Technologien stoßen im Zusammenhang mit den künftigen Herausforderungen weltweit auf wachsendes Interesse: Smart Meter, Smart Metering und Smart Grid.

Abb. 1: Suchanfragen "Smart Meter", "Smart Metering, "Smart Grid"[16]

Die Verminderung vonTreibhausgasemissionen und die Sicherung der Energieversorgung sind Schlüsselfragen unserer Zeit, die auch in der hochindustrialisierten Wirtschaft Deutschlands zunehmend in den Fokus rücken.[17]Allerdings sind zukünftige Entwicklungen von Unsicherheiten geprägt, die durch eine Vielzahl von Faktoren und Trends beeinflusst werden. Szenarien sollen helfen mit der Unsicherheit und der Komplexität umzugehen.[18]

Vor dem Hintergrund der immensen Herausforderungen von Klimaschutz und Energieeffizienz ist es das Ziel der vorliegenden Arbeit, mittels der Szenarioanalyse Smart Metering (sowie die dazugehörigen Smart Meter) und Smart Grid hinsichtlich ihres Einflusses auf die deutsche Energiewirtschaft im Jahre 2025 zu analysieren. Sowohl in der Literatur als auch unter den Experten existiert kein einheitliches Verständnis über die hier behandelten Technologien. Systematische Untersuchungen, die diese Technologien in einen Zusammenhang bringen, sind nur begrenzt vorhanden. Insbesondere fehlen Betrachtungen der zukünftigen Einflüsse dieser Technologien auf Deutschland in seiner Gesamtheit. Die vorliegende Untersuchung stellt sich daher die Aufgabe, vier alternative Szenarien für das Jahr 2025 zu entwickeln, in denen Zusammenhänge und Abgrenzungen für den Weg dorthin und für das Zieljahr dargestellt werden. Die durchgeführte Szenarioanalyse soll Treiber und Hemmnisse erarbeiten sowie es beteiligten Akteuren ermöglichen, die Herausforderungen der Zukunft verstehen zu können und durch die erarbeiteten Handlungsempfehlungen aktiv mitzugestalten.

1.2 Aufbau der Arbeit

Die Gliederungssystematik dieser Arbeit behandelt eine Umfeldanalyse der Energiewirtschaft (Kapitel 2), das methodische Vorgehen der Untersuchung (Kapitel 3) und die Ergebnisse der Untersuchung (Kapitel 4), gefolgt von der Szenarienbildung und der Konsequenzanalyse (Kapitel 5) sowie einer abschließenden Diskussion (Kapitel 6).

Im Anschluss an das einleitende Kapitel erfolgt in Kapitel 2 die Erörterung des Umfeldes der Energiewirtschaft. Das Umfeld beinhaltet neben der Gesetzgebung die Marktakteure von den Energieerzeugern bis hin zum Endverbraucher. Auf Seiten der intelligenten Technologien wird neben dem Begriff „smart“ explizit auf die Begriffe „Smart Meter“, „Smart Metering“ sowie „Smart Grid“ eingegangen.

Kapitel 3geht ausführlich auf verwendete Untersuchungsmethode – die Szenarioanalyse – ein. Neben den Grundlagen und dem Prozess der Szenarioanalyse wird ein Überblick über genutzte Informationsquellen bestehend aus Literaturanalyse, Expertenbefragung und Szenario-Team gegeben.

In Kapitel 4 und 5 erfolgt die Ergebnispräsentation der Szenarioanalyse, die in vier alternativen Szenarien mit Chancen und Risiken münden. Abschließende Handlungsempfehlungen dienen der strategischen Bewältigung zukünftiger Herausforderungen.

Das letzte Kapitel, Kapitel 6, fasst die Ergebnisse zusammen, reflektiert kritisch die Untersuchung und stellt einen Ausblick für zukünftige Forschung dar.

2 Umfeldanalyse der Energiewirtschaft

Zur Analyse des Untersuchungsgegenstandes werden in diesem Abschnitt die Wertschöpfungskette zuzüglich der Gesetzgebung und des technologischen Umfeldes[19] der Energiewirtschaft untersucht.Das Umfeld beschreibt die europäische und nationale Gesetzgebung, die Marktakteure wieZulieferer, Kunden und Wettbewerbersowie intelligente Technologien, die in der Entwicklung und der Nutzung mit dem Untersuchungsgegenstand in Wechselwirkung stehen.

2.1 Regulatorisches Umfeld

„Wir haben ein großes Ziel alle zusammen: 2020.“[20]

Am 23. Januar 2008 folgten die Abgeordneten des Europäischen Parlaments dem Gesetzesvorschlag der Europäischen Kommission, den Gesetzestext „20 20 by 2020 Europe's Climate Change Opportunity“ schriftlich zu fixieren: Reduzierung vonTreibhausgasemissionen um 20 Prozent bzw. 30 Prozent im Rahmen eines internationalen Abkommens,Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien an der Gesamterzeugung in der EU auf 20 Prozent undErhöhung der Energieeffizienz um 20 Prozent.[21]Dieses Ziel wurde in Deutschland am 01. Januar 2009 durch die Novellierung „Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)“ erweitert, indem nach§ 1 (2)der Anteil regenerativer Energieerzeugung[22] in Deutschland bis 2020 mindestens auf 30 Prozent gesteigert und anschließend kontinuierlich erweitert werden soll.[23] Seit dem Inkrafttreten des EEG im Jahr 2000 hat sich der Anteil der erneuerbaren Energien an der installierten Gesamtleistung für die Stromerzeugung nahezu verdreifacht. Dadurch konnten 2007 ca. 110 Millionen Tonnen CO2 vermieden werden.[24] DerForderung nach Emissionsobergrenzen für die Industrie wurde in der „Richtlinie 2003/87/EG“ durch die Einführung des Emissionshandels entsprochen.[25]

Nationale Regulierer möchten insbesondere im Interesse der Verbraucher die Prozessabläufe des Energiemarktes verbessern, die Kosten für die Netzsteuerung bei gleichbleibender Systemstabilität und Sicherheit minimieren und ein an den Verbrauch angepasstes „Lastmanagement“ etablieren. Die EU benötigt neue Wege, um Verbrauchern transparente Informationen zur Verfügung zu stellen.[26]

„Der Energiemarkt ist nach seiner Liberalisierung im Jahre 1998 einem starken gesell-schaftlichen und politischen Druck ausgesetzt.“[27] Die Grundlage zur Liberalisierung des Energiemarktes wurde mit der Schaffung eines europäischen Energiebinnenmarktes in den 1980er-Jahren gelegt. 1998 wurde durch die „EU-Richtlinie 96/92/EG“ zum Elektrizitätsbinnenmarkt die Liberalisierung in nationales Recht umgesetzt undvollzieht sich seitdem in europäischen Ländern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.[28]Die Bundesnetzagentur (BNetzA) setzt seit dem am 07.07.2005 novellierten „Energiewirtschaftsgesetz (EnWG)“ die europäischen Richtlinien für den Elektrizitäts- und Gasbinnenmarkt in nationales Recht um, was zu einer Öffnung des Marktes leitungsgebundener Energie führen soll. Ziel sind die Auflösung von Gebietsmonopolen sowie einheitliche Wettbewerbsbedingungen.[29]Im Kern fordert das EnWG, die Versorgung von Energie so sicher und billig wie möglich zu gewährleisten.[30] Konsequenz ist u.a. die Entflechtung energiewirtschaftlicher Geschäftsprozesse entlang der Wertschöpfungskette.[31] Insbesondere die §§ 6−10 EnWGzwingen deutsche Energieversorger dazu, ihr Unternehmen neu zu strukturieren, da die Entflechtung („Unbundling“) die Ausgründung einer Netzgesellschaft notwendig macht und sie eine Neuorganisation der Zusammenarbeit entwickeln müssen.[32]

Neue bzw. geänderte gesetzliche Rahmenbedingungen (insbesondere EnWG und die Messzugangsverordnung (MessZV)) haben seit dem Jahr 2008 stetig an Bedeutung hinzugewonnen.[33] Folgende Tabelle soll einige ausgewählte Gesetze darstellen, die starken Einfluss auf Smart Meter, Smart Metering und das Smart Grid haben.[34]

Tab. 1: EnWG und MessZV – Ausgewählte Gesetze zu Smart Meter[35]

Mit der Änderung des EnWG 2008 (nach dem Messstellenbetrieb ist nun auch die Messung selbst liberalisiert[36]) und der dazugehörigen MessZV möchten die Regulierer erreichen, dass sich Smart Meter schnell am Markt verbreiten. Soweit wirtschaftlich vertretbar sollen sie bis zum Jahre 2015 flächendeckend zum Einsatz kommen.[37] Zur Realisierung lassen auf Gesetzesseite diesbezüglich das Eichgesetz und die Anreizregulierung aber noch einige Fragen offen.[38]„Der Gesetzgeber hat da schon viel Richtungsweisendes vernünftig eingebaut“[39], an der Durchführung hingegen soll es noch mangeln, äußerte Herr Abend seinen Unmut.Die Liberalisierung hat auf die verschiedenen Marktakteure unterschiedlich gewirkt. Eine Verschiebung vom Verkäufer- zu einem Käufermarkt ist festzustellen, insbesondere Energieversorger agieren nicht mehr rein technikgetrieben, sondern zunehmend kundenorientiert.[40]

2.2 Akteure der Wertschöpfungskette

Die Geschichte der elektrischen Energieversorgung hat eine über 100-jährige Entwicklung hinter sich, die durch die Liberalisierung seit einigen Jahren starken Veränderungen unterworfen ist.[41]So wurden Vertrieb und Messung liberalisiert und führten zu neuen Aufgaben und Schnittstellen, mit denen die Akteure konfrontiert wurden.[42]Einheitliche Mindestanforderungen hatten u.a. die Vergrößerung der Wertschöpfungskette sowie einen zeitgleichen Technologiewechsel zur Folge.[43]

Im Jahre 2008 bestand der deutsche Strommarkt insgesamt aus rund 1100 Unternehmen, wobei seit der Liberalisierung 150 davon neue Marktteilnehmer (zumeist Stromhandel und -vertrieb) sind. Neben den vier Verbundunternehmen mit ursprünglich vier Übertragungsnetzbetreibern waren 50reine Stromerzeuger, 70 regionale und überregionale Stromversorger, 26 größere Stadtwerke, 700 mittlere und kleinere Stadtwerke sowie 100 kleine private Versorger am Markt aktiv.[44]Inzwischen wurde das Übertragungsnetz eines Verbundunternehmens ausgelagert.[45] Es wird davon ausgegangen, dass strategische Partnerschaften zunehmen und die Anzahl der Akteure sich bis 2014 auf ca. 800 verringert.[46]