Gestaltung eines Serviceproduktes zum lokalen Stromhandel – Smart Microgrids as a Service (SMaaS)

Problemstellung
Mit intelligenten lokalen Energiemärkten die Energiewende von morgen gestalten
Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Es müssen Methoden entwickelt werden, um Energie klimafreundlich und möglichst effizient zu nutzen. Eine wichtige Rolle spielt dabei erneuerbare Erzeugung, wie z. B. Solar- und Windenergie, die aber häufig nicht gleichmäßig verfügbar ist. Daher ist es wichtig, Energie dann zu verbrauchen, wenn sie gerade zur Verfügung steht. Das soll aber weder unser wirtschaftliches noch unser privates Leben einschränken. Es müssen Lösungen entwickelt werden, die den Energieverbrauch automatisiert auf die Energieverfügbarkeit abstimmen. Darüber hinaus bedarf es des Netzausbaus, der notwendig wird, da viel Energie im Norden erzeugt, aber im Süden und Westen verbraucht wird. Allerdings sind Stromnetze in Sichtweite bewohnter Gebiete unbeliebt. Ideal wäre daher ein Verbrauchsverhalten, das den Netzausbau zumindest vermindert.

Zielsetzung
Ziel des Forschungsprojekts SMaaS ist es, ein komplexes Service-System zu entwickeln, das es lokalen Verbrauchern erlaubt, untereinander Strom und Wärme zu handeln, um eine größtmögliche Effizienz im lokalen Energiesystem zu erreichen. Dazu werden sogenannte virtuelle Energieagenten entwickelt, die das Einkaufen von Energie für den Verbraucher übernehmen. Über eine mobile Applikation können die Nutzende ihre Anlagen abbilden, Präferenzen eingeben und ihr persönliches Verbrauchsverhalten hochaufgelöst verfolgen. Zudem erhalten die Nutzende unter Berücksichtigung des persönlichen Energieverbrauchsverhaltens und der eingestellten Präferenzen individuelle Handlungsempfehlungen.

Vorgehensweise
Der Weg zur Lösung lässt sich in drei Schritte einteilen: (i) Informationstechnische Anbindung, (ii) Design und Implementierung eines marktlichen Koordinationsmechanismus und (iii) Einsatz von Optimierungs- und Prognoseverfahren zur Generierung von Handlungsempfehlungen.
Im ersten Schritt ist ein Messkonzept hard- und softwareseitig in realen Testfeldern bei Endverbraucherinnen und Endverbrauchern sowie in einem Forschungscampus zu implementieren. Das Messkonzept muss gewährleisten, dass die Verbrauchsdaten der Kundinnen und Kunden über einen sicheren Kanal übermittelt und ihnen zuverlässig in einer mobilen App angezeigt werden können. Im zweiten Schritt werden mit Hilfe von spieltheoretischer Forschung Marktmechanismen entwickelt, die es den teilnehmenden Haushalten erlauben, mit geringem Aufwand die erzeugte Energie untereinander zu handeln. Um langfristig die Effizienz des Systems zu erhöhen, wird im dritten Schritt das Verhalten der Haushalte mithilfe verschiedener Algorithmen analysiert und prognostiziert sowie Handlungsempfehlungen gegeben.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Insgesamt stellt das Forschungsprojekt SMaaS einen ganzheitlichen Ansatz im Baukastenprinzip zur Implementierung lokaler Energiekonzepte dar und leistet einen Beitrag für die Energiewende vor Ort. Das entwickelte System ist um weitere Dienstleistungen und Sensoren erweiterbar und zukünftig als B2B- und als B2C-Produkt vermarktbar. Das System ist dabei nicht auf einen Anwendungsfall beschränkt, sondern entfaltet sein Potenzial vor allem durch das Zusammenspiel verschiedener Geschäftsmodelle wie beispielsweise peer-to-peer Handel, gemeinsame Energieinvestitionen oder individuelle Serviceangebote. Durch die nach wissenschaftlichen Methoden nutzerzentrierte und iterative App-Entwicklung liefert das Projekt im Ergebnis zudem einen fundierten Beitrag dazu, wie eine solche Energie-App gestaltet sein sollte und welche Features und Empfehlungen nützlich sind.

• Berg GmbH
• EnergieSüdwest AG
• Karlsruher Institut für Technologie (Großforschungsaufgabe)
• Karlsruher Institut für Technologie (Universitätsaufgabe)
• Selfbits GmbH
• Stadtwerke Ettlingen GmbH
• VIVAVIS AG