Handbuch elektrische Energieversorgung

Table of contents

1. Geleitwort von Dr. Peter Körte, Chief Technology Officer & Chief Strategy Officer der Siemens AG
   1. Ein historischer Umbruch findet statt
   2. Betrachtung aus der Vogelperspektive
   3. Zeit für einen interdisziplinären Dialog
2. Vorwort der Herausgeber
   1. Zeit für einen interdisziplinären Dialog
   2. Verständlich sein ist keineswegs selbstverständlich
   3. Ohne Unterstützer geht es nicht: vielen Dank!
   4. Auf dass der Dialog Früchte trage
3. Abkürzungsverzeichnis
4. Einheitenverzeichnis
   1. Wichtige Größenordnungen und ihre Präfixe
   2. Zusammenhänge von Leistung und Energie
5. Oliver D. Doleski, Monika Freunek 1 Geschichte und aktuelle Herausforderungen elektrischer Energieversorgung
   1. Danksagung
   2. 1.1 Eine kurze Zeitreise durch die Geschichte der elektrischen Energieversorgung
      1. 1.1.1 Alles begann mit dem Feuer
      2. 1.1.2 Die elektrisierte Welt
      3. 1.1.3 Konstitutive Standards der Energieversorgung entstehen
      4. 1.1.4 Elektrische Energieversorgung seit dem Millennium
   3. 1.2 Energieversorgung heute – Supergrids und transkontinentaler Handel
   4. 1.3 Bedeutung der elektrischen Energieversorgung
      1. 1.3.1 Elektrizität prägt unsere modernen Gesellschaften
      2. 1.3.2 Strom treibt Volkswirtschaften
   5. 1.4 Elektrifizierungsquoten und Versorgungsqualität
   6. 1.5 Wesen der elektrischen Energieversorgung heute – ein Fazit
6. Anna Pfendler, Berit Erlach, Jutta Hanson 2 Allgemeine technische Aspekte der elektrischen Energieversorgung – ein System im Wandel
   1. 2.1 Zentralität und Dezentralität im elektrischen Energiesystem
      1. 2.1.1 Erzeugungsstruktur
      2. 2.1.2 Verbrauchsstruktur
      3. 2.1.3 Flexibilitäten
      4. 2.1.4 Koordination
   2. 2.2 Systemstabilität und Systemdienstleistungen
      1. 2.2.1 Erweiterung der klassischen Stabilitätsdefinitionen
      2. 2.2.2 Low-Inertia-Systeme
      3. 2.2.3 Systemdienstleistungen
   3. 2.3 Digitalisierung des elektrischen Energiesystems
      1. 2.3.1 Digitalisierung und Automatisierung als Lösung der Koordinationsaufgabe
      2. 2.3.2 Cybersecurity und Datenschutz
   4. 2.4 Zusammenfassung und Ausblick
7. Sascha Schröder 3 Die wesentlichen nicht-technischen Kardinalfragen der heutigen Energieversorgung: zwischen Energiepolitik und Regulierung
   1. Danksagung
   2. 3.1 Ziele und Dynamik der Energiewende
   3. 3.2 Die gesellschaftliche Seite: Akzeptanz und Beteiligung
      1. 3.2.1 Beteiligung in der Planungsphase
      2. 3.2.2 Beteiligung in der Betriebsphase
   4. 3.3 Netze im Spannungsfeld von Regulierung und Innovation
      1. 3.3.1 Anreizregulierung
      2. 3.3.2 Netzentgelte
   5. 3.4 Stromerzeugungskosten
      1. 3.4.1 Definition und Status Quo
      2. 3.4.2 Szenarien zur künftigen Entwicklung
      3. 3.4.3 Methodische Grenzen
   6. 3.5 Großhandels-Strommärkte und Systemdienstleistungen
      1. 3.5.1 Übersicht der zeitlich gestaffelten Strommärkte
      2. 3.5.2 Preisbildung am Day-Ahead-Spotmarkt und der Merit-Order-Effekt
      3. 3.5.3 Frequenzgebundene Systemdienstleistungen
      4. 3.5.4 Nicht-frequenzgebundene Systemdienstleistungen
   7. 3.6 Fazit
8. Michael Stadler, Josef Bayer, Stefan Aigenbauer, Michael Zellinger 4 Planung moderner Energiesysteme am Beispiel von ganzheitlichen standardisierten Verfahren für Energiezellen
   1. 4.1 Historische Kraftwerksplanung
   2. 4.2 Was sind zellulare Energiesysteme?
   3. 4.3 Design und Betrieb
      1. 4.3.1 Betrieb
   4. 4.4 Grundlegende Planungsschritte für Energiezellen
      1. 4.4.1 Planungskreisprozess
      2. 4.4.2 Integrierte Investitions- und Betriebsplanung
   5. 4.5 Investitionsentscheidung und optimaler Betrieb – mathematische Optimierung
      1. 4.5.1 Einfaches Beispiel
   6. 4.6 Praxisbeispiele für die erfolgreiche Umsetzung von Energiezellen
      1. 4.6.1 Mikrogrid Forschungslabor am Technologie- und Forschungszentrum Wieselburg-Land in Österreich
      2. 4.6.2 Energiezelle Max Bögl, Deutschland
   7. 4.7 Zusammenfassung
9. Andreas Benz 5 Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Planung von Energiesystemen
   1. 5.1 Herausforderung für Energiesysteme durch sich schnell verändernde Rahmenbedingungen
   2. 5.2 Den Prozess vom Ende denken: Welches Ziel eigentlich erreicht werden soll
   3. 5.3 Datengrundlage und Monitoring
   4. 5.4 Praxisbeispiele
      1. 5.4.1 Bewertung von Prognosen
      2. 5.4.2 MaBiS Prozesse in der realen Anwendung
      3. 5.4.3 Einsatzverantwortlicher im Redispatch 2.0
   5. 5.5 Zusammenfassung
10. Almut Kirchner 6 Szenarien für das Energiesystem
    1. 6.1 Vorbemerkungen
    2. 6.2 Einführung: Warum Szenarien, warum ausgerechnet für das Energiesystem?
    3. 6.3 Knacknuss: Keine saubere Definition und Nutzung des Szenarienbegriffs
    4. 6.4 Verschiedene Arten von Energieszenarien
    5. 6.5 Wesentliche Dimensionen von Energieszenarien
    6. 6.6 Konkrete Methodik bei der Umsetzung und Berechnung von Gesamtsystem-Szenarien (Beispiele)
    7. 6.7 Zusammenfassung – Nutzen und Grenzen von Szenarienarbeiten
11. Sebastian Thiem, Oliver D. Doleski, Martin Kautz, Lukas Höttecke 7 Einfluss der CO2-Ziele auf die Energieplanung – optimale Energieversorgung aus Klimasicht
    1. 7.1 Energiesysteme im Zeichen des Klimawandels
       1. Reduzierung klimaschädlicher Treibhausgase
       2. Wo stehen wir heute?
       3. Energiesysteme im Fokus
    2. 7.2 Planung von Energiesystemen – Versuch eines Überblicks
       1. 7.2.1 Dimensionen der Energieplanung
       2. 7.2.2 Technologieoffenheit
    3. 7.3 Mit Digitaler Dekarbonisierung zu kosteneffektiven CO2-Einsparmaßnahmen
       1. 7.3.1 Phase 1: Definition von Zielen und Szenarien
       2. 7.3.2 Phase 2: Aufnahme und Analyse von Daten des bestehenden Systems
       3. 7.3.3 Phase 3: Erstellung eines digitalen Zwillings des bestehenden Systems und Abgleich durch Simulation
       4. 7.3.4 Phase 4: Erweiterung um mögliche Technologie- und Maßnahmenoptionen und Optimierung und Simulation des Transformationspfades
       5. 7.3.5 Phase 5: Ableiten konkreter Umsetzungsempfehlungen
    4. 7.4 Beispiel: Wie dekarbonisiert man einen Hafen?
       1. 7.4.1 CO2-frei bis 2030 – Phase 1: Definition von Zielen und Szenarien
       2. 7.4.2 Große Anzahl an Stakeholdern im Hafen – Phase 2: Aufnahme und Analyse von Daten des bestehenden Systems
       3. 7.4.3 Dieselantriebe sind das Hauptproblem – Phase 3: Erstellung eines digitalen Zwillings des bestehenden Systems und Abgleich durch Simulation
       4. 7.4.4 Dekarbonisierung auf null ist möglich – Phase 4: Erweiterung um mögliche Technologie- und Maßnahmenoptionen und Optimierung und Simulation des Transformationspfades
       5. 7.4.5 Anker lichten und volle Fahrt voraus Richtung Zukunft – Phase 5: Ableiten konkreter Umsetzungsempfehlungen
    5. 7.5 Digitale Dekarbonisierung kann zu einer optimalen Energieversorgung aus Klimasicht maßgeblich beitragen
12. Rainer M. Bachmann, Oliver D. Doleski, Monika Freunek 8 Energiespeicher-Technologie zur Unterstützung von Energiewende und Klimaneutralität
    1. 8.1 Rolle der Energiespeicher im heutigen Energiesystem
    2. 8.2 Anforderungen an Speichersysteme
    3. 8.3 Speichertechnologien
       1. Grundformen der Energie
       2. 8.3.1 Elektrochemische Speicher – Batterien und Superkondensatoren
       3. 8.3.2 Thermische Speicher
       4. 8.3.3 Chemische Speicher
       5. 8.3.4 Mechanische Speicher
    4. 8.4 Ausblick
13. Michael Schwan, Ben Gemsjäger 9 Elektrische Versorgungsinfrastruktur im Wandel
    1. 9.1 Einleitung
    2. 9.2 Technischer Hintergrund
       1. Elektrifizierung
       2. Versorgungsqualität
       3. Wirtschaftlichkeit
       4. Spannung (und Strom)
       5. Frequenz
       6. Auslastung der Betriebsmittel
       7. Kurzschlussströme
       8. Stabilität
       9. Kurzfristplanung
       10. Intra-Day-Planung
       11. Day-Ahead-Planung
       12. Betriebsplanung
    3. 9.3 Auswirkungen auf die Übertragungsnetzte
    4. 9.4 Auswirkungen auf die Verteilungsnetze
       1. Ländliche Verteilungsnetze
       2. Städtische Verteilungsnetze
    5. 9.5 Maßnahmen und Ausblick
       1. Sektorkopplung
       2. Digitalisierung
       3. Neue Planungs- und Betriebsgrundsätze
14. Rainer Pflaum, Tobias Egeler 10 Innovation (nicht nur) im Netzsektor – auch Markt und Regulierung müssen sich neu erfinden
    1. 10.1 Industrielle Revolution 4.0 geht nicht ohne Netzsektor 4.0
       1. 10.1.1 Einordnung und Entwicklung des Netzsektors 4.0
       2. 10.1.2 Handlungsfelder im Netzsektor 4.0
    2. 10.2 Industrielle Revolution 4.0 und Netzsektor 4.0 – Entwicklung des Netzsektors im Gleichklang mit Industrie und Gesellschaft
       1. 10.2.1 Stromnetz als Bestandteil der Wertschöpfungskette Energieversorgung
       2. 10.2.2 Deep Dive: Dezentralität als Megatrend
    3. 10.3 Netzsektor 4.0 benötigt keine Revolution des regulatorischen Rahmens – aber eine zielgerichtete Evolution
       1. 10.3.1 Aktueller regulatorischer Rahmen für Digitalisierung und Innovation
       2. 10.3.2 Ansätze für die notwendige Evolution des Regulierungsrahmens
       3. 10.3.3 Eine zielgerichtete Evolution des Regulierungsrahmens als erster Schritt
    4. 10.4 Umbau des Netzsektors zum Netzsektor 4.0 muss als entscheidender Erfolgsfaktor für die Industrielle Revolution 4.0 vorangetrieben werden
15. Thomas Dürr, Alexander Dürr 11 Herausforderungen heutiger Energieverteilung
    1. 11.1 Einleitung
    2. 11.2 Dezentralisierung im Verteilnetz
       1. Detailbetrachtung des Verkehrssektors
       2. Detailbetrachtung des Wärmesektors
    3. 11.3 Digitalisierung in der Energieverteilung
       1. 11.3.1 Verknüpfte Abwicklungsprozesse und IT-Landschaften
       2. 11.3.2 Messen – nur wie und wo?
       3. 11.3.3 Smart Grid – endlich?
    4. 11.4 Dekarbonisierung in der Energieverteilung
    5. 11.5 Das Netz der Zukunft und seine Partner
    6. 11.6 Zusammenfassung
16. Jan Meese, Tobias Kornrumpf 12 Digitale Betriebsführung von Stromverteilnetzen
    1. 12.1 Einführung und Grundlagen
       1. 12.1.1 Was versteht man unter Betriebsführung?
       2. 12.1.2 Aufgaben der Betriebsführung im Verteilnetz
       3. 12.1.3 Neue Anforderungen an die Betriebsführung
    2. 12.2 Digitalisierung der Betriebsführung
       1. 12.2.1 Themenfelder der Digitalisierung
       2. 12.2.2 Übergreifende Betrachtung von Digitalisierung – Use-Cases
       3. 12.2.3 Anwendungsbeispiel zentrale Netzführung im Niederspannungsnetz
    3. 12.3 Zusammenfassung und Ausblick
17. Franziska Heidecke 13 Digitalisierung und Innovation: Wie Verteilnetzbetreiber organisatorische und technologische Synergien ganzheitlich nutzen
    1. 13.1 Die Energiewende findet im Verteilnetz statt
       1. 13.1.1 Vom Einstieg zum Klima-Umstieg
       2. 13.1.2 Das Verteilnetz und seine Rolle bei der Energiewende
    2. 13.2 Herausforderungen der Verteilnetzbetreiber und notwendige Fähigkeiten
       1. 13.2.1 Transparenz im Verteilnetz
       2. 13.2.2 Steuern im Verteilnetz
    3. 13.3 Die Veränderung zum zukunftsfähigen Verteilnetzbetreiber
       1. 13.3.1 Beispielhaftes Vorgehensmodell der ED Netze GmbH
    4. 13.4 Was hat die ED Netze auf ihrem bisherigen Weg gelernt?
18. Anna Fulterer, Ingo Leusbrock 14 Integrales Energiekonzept für Versorgungssicherheit Netzstabilisierung
    1. Danksagung
    2. 14.1 Gebäude und Energie
       1. 14.1.1 Resilienz von Gebäuden und Energiesystemen
       2. 14.1.2 Herausforderungen und Herangehensweise
       3. 14.1.3 Maßnahmen für Resilienz von Energiesystemen
    3. 14.2 Prozess-Integration von Resilienz
       1. 14.2.1 Blue Sky und Black Sky Ansatz
       2. 14.2.2 Black-Sky Ansatz: Kritische Funktionen und Klassifizierung von Energieverbräuchen
    4. 14.3 Energiewende – Herausforderung und Chance für resiliente Versorgung
       1. 14.3.1 Resilienz auf Kosten des Umweltschutzes?
       2. 14.3.2 Reduktion, Effizienz und Erneuerbare zur Steigerung der Resilienz von Gebäuden und Quartieren und Erhaltung der Versorgungssicherheit
       3. 14.3.3 Redundanz für Resilienz und Wirtschaftlichkeit
       4. 14.3.4 Sektorkopplung: Chance und Schwierigkeiten
       5. 14.3.5 Weitere Aspekte der Resilienz: Reparierfähigkeit, Verfügbarkeit von Fachkräften und Informationen
       6. 14.3.6 Naturbasierte Methoden für Effizienz und zur Schadensprävention
    5. 14.4 Fazit
19. Robert Gersdorf, Stefan Niessen, Daniel Wragge 15 Einführung in den Energiehandel und in die Rolle von Energiebörsen
    1. 15.1 Einleitung
    2. 15.2 Liberalisierung des Energiemarkts führt zur Etablierung von Energiehandel und Energiebörsen
    3. 15.3 Struktur des Energiehandels: bilateraler Handel versus Börsenhandel
    4. 15.4 Die Rolle der Börse im Energiemarkt
    5. 15.5 Energiehandel an der Schnittstelle zwischen Energie- und Finanzmarktregulierung
    6. 15.6 Besonderheit des Börsenhandels: regulierter Markt
    7. 15.7 Marktsegmente und Handelsprodukte
       1. Spotmarkt für Strom
       2. Terminmarkt für Strom
    8. 15.8 Die Rolle des Preissignals und Grundlagen der Preisbildung
    9. 15.9 Ausblick auf die weitere Entwicklung des Energiehandels und der Energiebörsen
20. Klaus Nagl, Andreas Weigand, Leonid Verhovskij 16 Smarte Verteilnetze – sicher, marktlich, partizipativ und digital
    1. 16.1 Ausgangslage
    2. 16.2 Zusammenspiel der Akteure
    3. 16.3 Gebäude im Fokus – der digitale Netzanschluss
    4. 16.4 Energiewende und Gesellschaft
    5. 16.5 Zusammenfassung
21. Louisa Wasmeier, Michael Hinterstocker, Simon Köppl 17 Energiemärkte, Stromnetze und Flexibilität: ein zukünftiges Marktdesign für ein dekarbonisiertes Energiesystem
    1. 17.1 Das deutsche Energiemarktsystem: Funktionsweise und Herausforderungen
       1. 17.1.1 Grundlagen des aktuellen Marktdesigns
       2. 17.1.2 Derzeitige Herausforderungen
    2. 17.2 Aktuelle Markttrends
       1. 17.2.1 Dezentralisierung des Handels
       2. 17.2.2 Partizipation
       3. 17.2.3 Flexibilisierung
    3. 17.3 Ausblick: Ein Marktdesign für ein dekarbonisiertes Energiesystem
       1. 17.3.1 Neue Energiemärkte im Gesamtsystem
       2. 17.3.2 Langfristszenarien für die Entwicklung des Energiehandels
       3. 17.3.3 Diskussion und Fazit
22. Michael Merz 18 Lokaler Handel in Energiegemeinschaften
    1. 18.1 Einführung in den lokalen Handel in Energiegemeinschaften
    2. 18.2 Wie dezentral ist der Peer-to-Peer-Handel?
    3. 18.3 Customer Consent Management
    4. 18.4 Eine Weltformel für die Energiemärkte?
    5. 18.5 Netzdienlicher Kurzfristhandel
    6. 18.6 Ausblick
23. Stephan Bowe, Tatiana Demeusy 19 Nachweismethoden für erneuerbaren Strom – von Herkunftsnachweisen über PPA zu strombasierten Kraftstoffen
    1. 19.1 Einleitung
    2. 19.2 Bezugsmodelle für erneuerbaren Strom
       1. Bezugsmodell A – Direktübertragung von erneuerbarem Strom, z. B. durch ein Kabel
       2. Bezugsmodell B – Lieferung von erneuerbarem Strom über das Stromnetz
       3. Bezugsmodell C – Entkoppelung von Energie und Nachweis für die Herkunftskennzeichnung von Ökostromprodukten
    3. 19.3 Herkunftsnachweise
       1. Exkurs: Vergleich der Stromkennzeichnung mit dem Erzeugercode bei der Kennzeichnung von Hühnereiern
    4. 19.4 Erneuerbare Brenn- und Kraftstoffe
    5. 19.5 Fazit und Ausblick
24. Enrico Mohns, Johann Meisner, Matthias Schmidt, Christoph Leicht, Florian Schilling 20 Grundlagen der elektrischen Energiemesstechnik
    1. 20.1 Einleitung – Struktur des Messwesens
    2. 20.2 Metrologisch relevante Messtechnik in Energieversorgungsnetzen
       1. 20.2.1 Elektrizitätszähler
       2. 20.2.2 Das gesetzliche Messwesen als Vertrauensanker
       3. 20.2.3 Smart Meter Gateways
       4. 20.2.4 Ladeeinrichtungen für Elektromobile
       5. 20.2.5 Aktuelle Herausforderungen Stabilisierung des Stromnetzes und Einbindung von fluktuierenden Erzeugungsanlagen
    3. 20.3 Rückführung auf die nationalen Normale der PTB
       1. 20.3.1 Normale für die Messwandler
       2. 20.3.2 Normale für die Hochspannung
       3. 20.3.3 Normale für die Leistung und elektrische Energie
    4. 20.4 Fazit
25. Marcus Hörhammer, Stephan Röhrenbeck, Frank Hirschi 21 Mess- und Steuertechnik privater Kunden in intelligenten Häusern: Das intelligente Messsystem
    1. 21.1 Grundlagen: Gesetze, Regularien und Einsatz intelligenter Messsysteme in der Energiewende
       1. 21.1.1 Einführung
       2. 21.1.2 Das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende
       3. 21.1.3 Das Messstellenbetriebsgesetz
       4. 21.1.4 Das sichere Messsystem – Schutzprofile und Datensicherheit
    2. 21.2 Einsatzbereiche, Kosten und Rolloutgruppen
       1. 21.2.1 iMSys in der Energiewende
       2. 21.2.2 Kosten, Entgelte und Einbaufallgruppen
    3. 21.3 Technik und Betrieb
       1. 21.3.1 Grundlagen des Betriebs
       2. 21.3.2 Messdatenverteilung und Anwendungsfälle
    4. 21.4 Status Quo, Weiterentwicklung und Mehrwertdienste
       1. 21.4.1 Status des Rollouts und Weiterentwicklungen
       2. 21.4.2 Mehrwertdienste und Nutzen für private Kunden
    5. 21.5 Fazit
26. Hubert Kirrmann, Max Felser, Monika Freunek 22 Echtzeit als natürliche Systemgrenze
    1. Danksagung
    2. 22.1 Zeit im elektrischen Netz
    3. 22.2 Echtzeitfähigkeit
       1. 22.2.1 Echtzeit-Qualität
       2. 22.2.2 Anforderungen im Elektrizitätsnetzwerk
       3. 22.2.3 Echtzeit mit verteiltem Steuerungssystem
    4. 22.3 Zeitsynchronisation
       1. 22.3.1 Warum eine Zeitsynchronisation notwendig ist
       2. 22.3.2 Anforderungen an eine Globale Zeit für die Elektrizitätsversorgung
    5. 22.4 Verfahren der Zeitverteilung
       1. 22.4.1 Aktuelle Verfahren im Stromnetz
       2. 22.4.2 Zeitsynchronisation mit SNTP
       3. 22.4.3 Zeitsynchronisation nach IEEE/IEC 61588
       4. 22.4.4 Das Zeitsynchronisationsprofil nach der IEC/IEEE 61850-9-3 Norm
       5. 22.4.5 Zeitsynchronisation mit hoher Verfügbarkeit
    6. 22.5 Zusammenfassung
27. Monika Freunek 23 Internet of Things (IoT) und Sensorik in der Energieversorgung
    1. 23.1 Einleitung – Geschichte und Definitionsraum von ubiquitärem Computing und dem Internet der Dinge
       1. Wie ein Spaziergang im Wald – die Vision des ubiquitären Computing
    2. 23.2 Anwendungsgebiete von IoT-Systemen
       1. 23.2.1 Typische IoT-Systeme in der Energiebranche
       2. 23.2.2 Ab wann wird es intelligent – Bestände und Kohorten
       3. 23.2.3 Cybersecurity
    3. 23.3 Ausblick – Chancen und neue Herausforderungen
28. Herbert Saurugg 24 Schattenseiten der Digitalisierung
    1. 24.1 Vernetzung und Komplexität
       1. 24.1.1 Kennzeichen komplexer Systeme
       2. 24.1.2 Systemische Risiken
       3. 24.1.3 Falsche Methoden
       4. 24.1.4 Sicherheitslösungen
       5. 24.1.5 Systemdesign
    2. 24.2 Zusammenfassung
29. Monika Freunek 25 Künstliche Intelligenz und Dateneffizienz
    1. 25.1 Einleitung
       1. 25.1.1 Geschichte und Hintergrund der Künstlichen Intelligenz
       2. 25.1.2 Definition der Künstlichen Intelligenz
    2. 25.2 KI im Einsatz – Rahmenbedingungen und Umfeld
       1. 25.2.1 Beispiele
    3. 25.3 Modelle in der KI
       1. 25.3.1 Auch Künstliche Intelligenz denkt nicht magisch – Modelle der KI und ihre Interpretation
       2. 25.3.2 Exemplarischer Ablauf eines KI-Projektes
    4. 25.4 Wissenschaftliche Grundlagen: Statistik, Stichprobenplanung und die Rolle der Daten
       1. 25.4.1 Die Rolle der Statistik für die KI – Statistische Grundlagen
       2. 25.4.2 Datenerhebung und Stichprobenplanung
    5. 25.5 Einsatzmöglichkeiten von KI im Energiebereich
    6. 25.6 Zusammenfassung
30. Karsten Kinast 26 Datenschutz- und Sicherheitsaspekte in vernetzten intelligenten Systemen
    1. 26.1 Digitalisierung der elektrischen Energieversorgung
    2. 26.2 Anwendbarkeit des Datenschutzrechts
       1. 26.2.1 Sachliche Anwendbarkeit
       2. 26.2.2 Örtliche Anwendbarkeit
       3. 26.2.3 Kein Konzernprivileg
       4. 26.2.4 Sonderkonstellation: Datenschutzrecht der Schweiz
    3. 26.3 Die rechtmäßige Datenverarbeitung
       1. 26.3.1 Verarbeitungsverbot mit Erlaubnisvorbehalt
       2. 26.3.2 Grundsätze der Datenverarbeitung
       3. 26.3.3 Rechte der betroffenen Personen
       4. 26.3.4 Pflichten der Verantwortlichen
       5. 26.3.5 Besonderheiten des Datentransfers in Drittländer
       6. 26.3.6 Der Datenschutzbeauftrage
       7. 26.3.7 Exkurs: Die Datenverarbeitung im Zusammenhang mit sogenannten Smart Metern
    4. 26.4 Aspekte der Datensicherheit in vernetzten intelligenten Systemen
       1. 26.4.1 Terminologische Einordnung der Datensicherheit
       2. 26.4.2 Rechtliche Anforderungen an die Datensicherheit
    5. 26.5 Praktische Umsetzung
    6. 26.6 Verstöße und Sanktionen
    7. 26.7 Zusammenfassung/Fazit
31. Benjamin Deppe 27 Den digitalen Transformationsprozess mit der systemischen Organisationsentwicklung aktiv gestalten
    1. 27.1 Digitalisierung in der Energiewirtschaft
       1. 27.1.1 Veränderungsdruck aus dem ordnungspolitischen Rahmen
       2. 27.1.2 Veränderungsdruck aus dem externen Umfeld
       3. 27.1.3 Methoden und ihre begriffliche Einordnung
    2. 27.2 Herausforderungen der Digitalisierung
       1. 27.2.1 Veränderungen der Arbeitsumgebung
       2. 27.2.2 Vergrößerung des Lösungsraums zur Bewältigung der Herausforderungen
    3. 27.3 Systemische Organisationsentwicklung zur Umsetzung der digitalen Transformation
       1. 27.3.1 Theoretischer Ansatz der systemischen Organisationsentwicklung
       2. 27.3.2 Die systemische Organisationsentwicklung im Einsatz
    4. 27.4 Praxisbeispiel: Der Messstellenbetreiber – aus der Grundzuständigkeit in den Wettbewerb
       1. 27.4.1 Alte und neue Welt im Vergleich
       2. 27.4.2 Praktische Umsetzung der systemischen Organisationsentwicklung
    5. 27.5 Zusammenfassung
32. Khaled Popal 28 Neue IT für die digitale Energie der Zukunft
    1. 28.1 Einleitung
    2. 28.2 Business-Strategie Energiewende
       1. 28.2.1 Einführung
       2. 28.2.2 Strategisches Alignment
       3. 28.2.3 Das Zeitalter der Cloud und der Weg in die Post-Cloud für die Zukunft der Energie
       4. 28.2.4 Die Businessarchitektur der Energiewende
       5. 28.2.5 Die Energie-IT
       6. 28.2.6 Was bedeutet Innovationskraft in der Energiewirtschaft?
       7. 28.2.7 Die Energiewende bleibt eine Reise mit endloser Transformation
    3. 28.3 Schlusswort
33. Dogan Günes 29 Vernetzung und Digitalisierung der Energiewelt durch eine dynamische IT-Strategie
    1. 29.1 Einleitung
    2. 29.2 Einflussfaktoren im Vernetzungsumfeld des Energieversorgers
       1. 29.2.1 Unternehmensinterne Einflussfaktoren
       2. 29.2.2 Unternehmensexterne Einflussfaktoren
    3. 29.3 Digitale Ausrichtung der IT-Organisation
       1. 29.3.1 Analyse der gegenwärtigen IT-Systemlandschaft
       2. 29.3.2 Umfeldanalyse ERP-Lösungen für Energieversorger
       3. 29.3.3 Bestimmung einer dynamischen IT-Strategie
    4. 29.4 Fazit
34. José González 30 Informationssicherheit und Digitalisierung bei Verteilnetzbetreibern
    1. 30.1 Verteilnetzbetreiber im Spannungsfeld zwischen Digitalisierung und Informationssicherheit
       1. Technische Geschäftsfunktionen
       2. Kaufmännische und administrative Geschäftsfunktionen
       3. 30.1.1 Informationssicherheit als zentrales Element
       4. 30.1.2 Herausforderungen der Digitalisierung für Verteilnetzbetreiber
       5. 30.1.3 Anforderungen an Verteilnetzbetreiber
    2. 30.2 Informationssicherheit als Erfolgsfaktor der Digitalisierung
       1. 30.2.1 Grundlagen der Informationssicherheit
       2. 30.2.2 Technische und Organisatorische Maßnahmen
    3. 30.3 Fazit und Ausblick
35. Torben Keck, Matthias Mett, Toto Maas, Eike Dehning 31 Digitale Effizienz – ein mächtiges Werkzeug!
    1. 31.1 Was wollen wir erreichen?
    2. 31.2 Antrieb zur digitalen Effizienz
       1. 31.2.1 Grund I: Margenerosion
       2. 31.2.2 Grund II: Kundenverluste
       3. 31.2.3 Grund III: Hohe Cost of Acquisition (CoA)
       4. 31.2.4 Grund IV: Hohe Cost to Serve (CtS)
       5. 31.2.5 Grund V: Kommunaler Systemmanager
    3. 31.3 Hürden auf dem Weg
       1. 31.3.1 Silos: Fragmente des Grauens
       2. 31.3.2 Garbage in, garbage out
    4. 31.4 Power to the Process: Digitale Effizienz erschaffen
       1. 31.4.1 Strategie und Konzepte
       2. 31.4.2 Demokratisieren von Daten und Informationen
       3. 31.4.3 Offene Systeme, Interoperationalität und API/Architektur
       4. 31.4.4 Kooperation und Arbeitsteilung
       5. 31.4.5 Agilität als Werkzeug der digitalen Effizienz
    5. 31.5 Fazit: Warum brauchen wir eine Digitale Effizienz?
36. Gero Bieser 32 Asset Management in der Energiewende – Anforderungen und Technologien
    1. 32.1 Einführung
    2. 32.2 Grundlagen des Asset Managements
    3. 32.3 Neue Technologien
    4. 32.4 Instandhaltung
       1. 32.4.1 Instandhaltungsstrategien
       2. 32.4.2 Datenquellen und digitaler Zwilling
       3. 32.4.3 Reliability Centered Maintenance
       4. 32.4.4 Exkurs Predictive Maintenance
       5. 32.4.5 Asset Performance Management
    5. 32.5 Instandhaltung unter Berücksichtigung von Energieprognosen
    6. 32.6 Investitionsplanung
    7. 32.7 Stillstandsplanung und Stilllegung
       1. 32.7.1 Stillstandsplanung
       2. 32.7.2 Stilllegung und Rückbau
    8. 32.8 Zusammenfassung
37. Simon Erb 33 Strommangellage
    1. 33.1 Einleitung
    2. 33.2 Betriebsstörungen – relevante Szenarien
       1. 33.2.1 Kurze Stromunterbrechung
       2. 33.2.2 Strommangellage
       3. 33.2.3 Blackout
    3. 33.3 Notfallvorsorge
       1. 33.3.1 Initialisierung
       2. 33.3.2 Analyse
       3. 33.3.3 Strategie
       4. 33.3.4 Konzept
       5. 33.3.5 Implementierung
       6. 33.3.6 Überprüfung
       7. 33.3.7 Kontinuierliche Verbesserung
    4. 33.4 Fazit
38. Herbert Saurugg 34 Blackout: Situation in Europa und Krisenprävention
    1. 34.1 Das europäische Verbundsystem im Umbruch
       1. 34.1.1 Großstörungen als Warnsignale
       2. 34.1.2 Risikobeurteilung
       3. 34.1.3 Steigende Ausgleichsmaßnahmen
       4. 34.1.4 Permanente Balance
       5. 34.1.5 Reduktion der systemkritischen Momentanreserve
       6. 34.1.6 Truthahn-Illusion
       7. 34.1.7 Fehlende systemische Umsetzung
       8. 34.1.8 Alle wollen importieren
       9. 34.1.9 Steigende Zentralisierung
       10. 34.1.10 Fehlende Speicher und Puffer
       11. 34.1.11 Power-to-X
       12. 34.1.12 Unzureichende Betrachtungen
       13. 34.1.13 Stromhandel
       14. 34.1.14 Dezentrale funktionale Einheiten (Energiezellen)
       15. 34.1.15 Alternde Infrastrukturen
       16. 34.1.16 Resonanzeffekte
       17. 34.1.17 Extremwetterereignisse
       18. 34.1.18 Steigender Stromverbrauch
       19. 34.1.19 Energiebedarfssenkung
       20. 34.1.20 Steigendes Blackout-Risiko
       21. 34.1.21 Zusammenfassung
    2. 34.2 Ein Blackout
       1. 34.2.1 Definition Blackout
       2. 34.2.2 Folgen und Dauer eines Blackouts
       3. 34.2.3 Was kann getan werden?
       4. 34.2.4 Inselbetriebsfähige PV-Anlagen
       5. 34.2.5 Organisatorische Maßnahmen
       6. 34.2.6 Zusammenfassung
39. Ramona Zimmermann 35 Stromlosigkeit im Haushaltskundenbereich
    1. 35.1 Was passiert, wenn der Strom weg ist?
    2. 35.2 Selbstverständlichkeit von Strom – eine Illusion?
    3. 35.3 Was ist eigentlich Energiearmut?
    4. 35.4 Ein Blick durch die Haushaltskundenbrille
    5. 35.5 Der lange Weg zum Ratenplan
    6. 35.6 Kennen wir die Ursache für Energieschulden überhaupt?
    7. 35.7 Was wir alle gemeinsam schaffen können!
40. Raphael Lechner, Thomas Gollwitzer, Patrick Dirr 36 Technische Voraussetzungen und Implikationen funktionierender Sektorkopplung
    1. Danksagung
    2. 36.1 Ziele der Sektorkopplung
       1. Definition der Sektorkopplung
       2. Ziele und Elemente der Sektorkopplung
       3. Implikationen der Sektorkopplung
    3. 36.2 Konzepte der Sektorkopplung
       1. 36.2.1 Power-to-Heat, Wärmepumpen und Kraft-Wärme-Kopplung
       2. 36.2.2 Power-to-Gas und Power-to-Liquids
       3. 36.2.3 Power-to-Mobility
    4. 36.3 Systembeispiele
       1. 36.3.1 Innovative Kraft-Wärme-Kopplung und Power-to-Heat
       2. 36.3.2 Power-to-Gas in der kommunalen Energiewirtschaft
       3. 36.3.3 Demand-Side-Management in der Trinkwasserversorgung
    5. 36.4 Fazit
41. Till Kemper 37 Schritte von der Planung zur Umsetzung von Quartiersvorhaben mit Sektorkopplung
    1. 37.1 Einleitung
    2. 37.2 Status quo
    3. 37.3 Wege zur Umsetzung von Sektorkopplung in der Quartiersentwicklung
       1. 37.3.1 Grundsatzbeschlüsse
       2. 37.3.2 Städtebaulicher Entwurf und Energiekonzept
       3. 37.3.3 Satzungsecht: Bauleitplanung, örtliches Baurecht und Anschluss- und Benutzungszwang
       4. 37.3.4 Städtebauliche Verträge
       5. 37.3.5 Nachhaltigkeitsbeirat
    4. 37.4 Fazit
42. Claudia Weissmann, Dieter Kunstmann, Maria Reichel 38 Potenziale von grünem Wasserstoff für den Stromsektor
    1. 38.1 Einleitung
    2. 38.2 Technische Grundlagen
    3. 38.3 Einfluss der Wasserstoffnutzung auf Planung und Betrieb der Stromnetze
    4. 38.4 Status quo der politischen und regulatorischen Rahmenbedingungen
    5. 38.5 Ausblick – Entwicklung des deutschen Wasserstoffmarkts
43. Frederik vom Scheidt, Malin Lange 39 Marktmodelle und -anreize internationaler und sektorgekoppelter Energieversorgung
    1. 39.1 Einleitung
    2. 39.2 Internationale Strommarktmodelle
    3. 39.3 Anreizmodelle für die Sektorkopplung
    4. 39.4 Fallstudie: Stromtarife für Power-to-Gas-Anlagen
    5. 39.5 Fazit
44. Axel Sprenger, Helen Mengis 40 E-Mobilität und Sektorkopplung aus Nutzersicht
    1. 40.1 Ausgangslage
       1. 40.1.1 Politisches Umfeld
       2. 40.1.2 Technologisches Umfeld
       3. 40.1.3 Geschäftsmodelle
    2. 40.2 Herausforderung Kunde
       1. 40.2.1 Ladeverhalten Kunde
       2. 40.2.2 Adoptionsprozesse von Innovationen
    3. 40.3 Product-Market-Fit von Smart Charging
       1. 40.3.1 Bestimmung des Product-Market-Fits
       2. 40.3.2 Akzeptanz von Smart Charging
       3. 40.3.3 Smart Charging Use Cases
    4. 40.4 Ausblick
45. Arvid Amthor, Sebastian Schreck, Sebastian Thiem 41 Projektbeispiel „pebbles“
    1. 41.1 Kontext des Projektes „pebbles“
    2. 41.2 Marktdesigns und Marktmechanismen
       1. 41.2.1 Anforderungen an die Ausgestaltung eines lokalen Energiemarktes
       2. 41.2.2 Ausgestaltungsmöglichkeiten des Marktdesigns
       3. 41.2.3 Das pebbles Marktdesign
    3. 41.3 pebbles Demonstrator
       1. 41.3.1 Teilnehmer
       2. 41.3.2 Cloud Services
       3. 41.3.3 Transaktionsplattform
       4. 41.3.4 Teilnehmerseitige Automatisierung
       5. 41.3.5 Benutzerschnittstelle und Marktvisualisierung
       6. 41.3.6 Zeithorizonte und Handelsablauf
    4. 41.4 Zusammenfassung mit Kernaussagen
46. Rainer Pflaum, Tobias Egeler 42 Neue digitale Technologien halten Einzug im Netzbereich
    1. 42.1 Digitale Technologien als Enabler des Netzsektors 4.0
       1. (1) Verbesserte Systemdienstleistungsprodukte
       2. (2) Prozessverbesserung
       3. (3) Interoperabilität
       4. (4) Geschäftsmodelle
    2. 42.2 Anforderung der digitalen Transformation an künftige IT-Systeme im Netzsektor 4.0
    3. 42.3 Digitale Transformation unterstützt bei den Herausforderungen
    4. 42.4 Viele Beispiele aus anderen Branchen zeigen: Digitale Transformation bietet Chancen
    5. 42.5 Neue Digitale Technologien sind notwendig für den Netzsektor 4.0 – und bieten Chancen für alle
47. Julian Hagenschulte, Jeff Kartanegara 43 Dekarbonisierung durch und Digitalisierung in der gewerblichen Immobilienwirtschaft
    1. 43.1 Einleitung
    2. 43.2 Ausgangssituation
    3. 43.3 Maßnahmen
       1. 43.3.1 Maßnahme 1: Einführung intelligente Beleuchtung
       2. 43.3.2 Maßnahme 2: Optimierung des Aquifer-Wärmespeichersystems und Abschaltung des CO2-lastigen Biomassekraftwerks
       3. 43.3.3 Maßnahme 3: Einführung Smart Meter
    4. 43.4 Erzielte Ergebnisse
       1. 43.4.1 Ergebnis Maßnahme 1: Einführung intelligente Beleuchtung
       2. 43.4.2 Ergebnis Maßnahme 2: Optimierung des Aquifer-Wärmespeichersystems und Abschaltung des CO2-lastigen Biomassekraftwerks
       3. 43.4.3 Ergebnis Maßnahme 3: Einführung Smart Meter
    5. 43.5 Gewonnene Erkenntnisse und Fazit
48. Volker Aumann, Markus Kamann 44 Szenarien für Aus- und Weiterbildung
    1. 44.1 Einleitung
    2. 44.2 Grundlegende Probleme der energietechnischen Ausbildung in Deutschland
    3. 44.3 Die etablierten Ausbildungssysteme kommen an Grenzen
    4. 44.4 Personalauswahl und Recruiting von Fach- und zukünftigen Führungskräften
    5. 44.5 Aufteilung des Lernumfeldes in Säulen – die Basis für eine erfolgreiche Aus- und Weiterbildung
       1. 44.5.1 Der Strategische Ansatz
       2. 44.5.2 Der Instrumentenkoffer
       3. 44.5.3 Produktoutput
    6. 44.6 Fazit
49. Michael Bourque 45 Electricity Market and Electricity System Transformation – North American Perspective
    1. 45.1 Background
    2. 45.2 Extending the market to the distribution system
    3. 45.3 Preparing the electricity system
    4. 45.4 The opportunity for utilities
    5. 45.5 Climate change and the transition of the whole energy system
    6. 45.6 Whole energy system framework approach
    7. 45.7 Summary
50. Stichwortverzeichnis