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IKT Innovationen Für INTelligente Energienetze

Obwohl die bereits vorhandenen für das Thema Energie relevanten Förderprogramme in vielen Fällen IKT-Aspekte berücksichtigen bzw. IKT-Lösungen in den Problemlösungen verwenden, gehen die Forschungsfragestellungen primär von der Energiewirtschaft aus. Die Innovationspotentiale des IKT-Sektors wurden daher nur teilweise genutzt. Durch den neuen Fokus auf das Anwendungsfeld „Intelligente Energiesysteme und -netze" im Rahmen des Förderprogramms von IKT der Zukunft soll dieses Potential nun voll ausgeschöpft werden.

Kurzbeschreibung

Hintergrund, Motivation und Zielsetzung der Studie

Das hohe Potential eines solchen integrierten Ansatzes von IKT– und Energieforschung wird vor allem am Beispiel Deutschland deutlich. Obwohl auch dort - vor allem im Vergleich zu Österreich - ein sehr großes Budget in die klassische Energieforschung fließt, wurden die international sichtbarsten Leuchtturmprojekte im Rahmen des Programms „E-ENERGY–IKT-basiertes Energiesystem der Zukunft" entwickelt. Dieses Förderprogramm hat klar gezeigt, dass die Energiewende nur mit Informations- und Kommunikationstechnologien gelingen kann.

Ziel der vorliegenden Studie ist es, ausgehend von den IKT-Themenfeldern das Potential für Leuchtturmprojekte im Bereich "IKT für Intelligenten Energienetze und - systeme" in Österreich zu erheben.

Als Leuchtturmprojekt wird ein vorbildliches Vorhaben bezeichnet, das neben dem eigentlichen Zweck auch eine Signalwirkung für zahlreiche Folgevorhaben haben soll. Neben dem Erfolg ist daher auch ein großer Bekanntheitsgrad für das Thema Energieinformatik beabsichtigt.

Aufbauend auf Analysen, internationalen Vergleichen sowie Stakeholder/innen-Interviews und Workshops wurden erstens Bedarfslagen und Themen der Energiewirtschaft erhoben. Zweitens erfolgte eine Analyse und Bewertung der am Standort Österreich verfügbaren Potenziale im Bereich IKT und drittens wurden darauf aufbauend Themenvorschläge für potenzielle Leuchtturmprojekte sowie die mögliche Gestaltung einer entsprechenden Ausschreibung erarbeitet.

Die Ergebnisse der Analyse bestehender Programme und Projekte in Österreich und Deutschland

Die bisherigen in der Energieforschung geförderten Projekte mit IKT Bezug sind zum Großteil auf Smart Metering oder Netzaspekte im engeren Sinne fokussiert.

Im Unterschied zum E-Energy Programm werden - mit Ausnahme der Smart Grids Modellregion Salzburg - Marktaspekte oder neue Dienstleistungen für Lieferanten kaum berücksichtigt. Die geplanten Leuchtturmprojekte könnten daher ihren Schwerpunkt insbesondere auf neue Lösungen und Systeme in nicht-regulierten Marktbereich legen (das bedeutet, Netzaspekte im engeren Sinnen oder Smart Metering auszuklammern).

Entscheidendes Kriterium bei der Projektauswahl sollte sein, inwieweit die vorgeschlagenen Systeme und Lösungen konkrete Bedürfnisse und Nachfrage befriedigen können.

Bei den in Österreich identifizierten Projekten wie auch den E-Energy Modellregionen handelt sich praktisch ausschließlich um Projekte aus dem Stromsektor. Die Akteure bzw. Betreiber anderer Energienetze (Fernwärmenetze, Erdgasnetze) waren dabei nicht oder nur in Ausnahmefällen eingebunden.

Durch die Ausschreibung zu Leuchtturmprojekten sollten daher insbesondere auch die Betreiber von sonstigen Energiesystemen und -netzen (z.B. Fernwärmebetreiber, Erdgaswirtschaft, etc.) aktiv angesprochen werden.

Das wirtschaftliche Einsparungspotential durch den Einsatz von intelligenten Energielösungen kann etwa im Wärmesektor deutlich höher sein als bei Strom. Vor allem bei Haushaltslösungen sind daher kombinierte, energieträgerübergreifende Lösungen vielversprechend, wurden aber bisher in Förderprojekten praktisch nicht adressiert.

Der Themenbereich „ICT for Green" spielt in der derzeitigen österreichischen Projektlandschaft nur eine geringe Rolle. Das Themenfeld hat zwar theoretisch Potenziale, jedoch haben sich bis dato keine kritischen Massen an Unternehmen und Forschungseinrichtungen herauskristallisiert, die entsprechende Forschungsvorhaben durchführen wollen. Die Rolle von IKT als enabler von Hybridnetzen wurde in bisherigen Ausschreibungen in Deutschland und Österreich generell nicht adressiert.

Aufgrund der großen Potentiale und hohen Aktualität des Themas wären Einreichungen zum Thema Hybridnetze höchst wünschenswert. Projekteinreicher sollten zu entsprechenden Einreichungen bestärkt werden, da die wichtigsten Akteure in Österreich bisher nur auf das Thema vorbereitet worden sind.

Aufgrund der Erfahrungen aus E- Energy und T-City lässt sich ableiten, dass smarte Energielösungen vor allem dann von den Nutzern angenommen werden, wenn durch die Verknüpfung mit anderen Domänen ein zusätzlicher, greifbarer Nutzen für die Endkunden generiert werden kann. Die Ausschreibung sollte dies aktiv aufgreifen und insbesondere diese Verknüpfung mit anderen Domänen (z.B. Open Data, Smart Cities) als zu adressierende Fragestellung aufgreifen.

Um eine möglichst hohe Marktnähe sicherzustellen, sollte eine Ausschreibung zu Leuchtturmprojekten von den energiepolitischen Zielen und Herausforderungen der Energiewende ausgehen. Die Einreichungen bzw. auszuarbeitenden Lösungen sollten jedoch nicht durch vorgegebene IKT-Themenfelder von vornherein zu stark eingeschränkt werden.

Um sowohl die inhaltliche Breite, einen interdisziplinären Ansatz wie auch eine hohe Sichtbarkeit sicherzustellen, sollten im Leitfaden zur Ausschreibung ambitionierte Mindestkriterien für die Zusammensetzung von Konsortien festgelegt werden. Dabei geht es weniger um die Größe der Konsortien (Anzahl der Partner), sondern um die inhaltliche Breite und Diversität.

Insbesondere sollten in den Konsortien innovative IKT Start-Ups und Unternehmen der Kreativwirtschaft vertreten sein. Im Sinne eines offenen „Open Innovation" Ansatzes sollten proprietäre IKT-Lösungen oder geschlossene Systeme von nur einzelnen Anbietern hingegen vermieden werden.

Die Teilnahme von Telekomunternehmen wäre wünschenswert und sollte explizit angesprochen werden. Aufgrund der Kleinheit des österreichischen Sektors und bisheriger Erfahrungen in der Zusammenarbeit zwischen Energie- und Telekomsektor sollte die Teilnahme von Telekommunikationsunternehmen jedoch nur als (empfohlene) "Kann", aber nicht als "Muss" Bestimmung in den Leitfaden aufgenommen werden.

Die Ergebnisse der Interviews und interaktiven Workshops

In den interaktiven Workshops ist der Querschnittcharakter von zahlreichen Forschungsthemen im Rahmen der Themensammlung und -strukturierung deutlich sichtbar geworden. Ein zukünftiger Call, der auf Leuchtturmprojekte ausgerichtet ist, sollte daher vor allem auf domänenübergreifende Themen und Projektinhalte abzielen.

Die konsolidierte Themenlandschaft umfasst die folgenden Cluster:

  • Gebäude und Stadt,
  • Steuerung Lastmanagement,
  • Verbrauchsmanagement und Speicher,
  • Geschäftsmodelle,
  • Smarte Produktion,
  • Usability und Nutzer/innenverhalten,
  • Sicherheit und Privacy,
  • Interoperabilität / Standards / Schnittstellen und Daten.

Neben technologischen Forschungsthemen hat sich in beiden Workshops gezeigt, dass die relevanten Stakeholder/innen auch die Entwicklung und experimentelle Erprobung von innovativen Geschäftsmodellen als essentiell für erfolgreiche Projekte mit großer Strahlkraft erachten. Nur eine enge Verknüpfung von Technologie- und Geschäftsmodellentwicklung wird als hinreichend gesehen.

Auf Open Innovation, Transparenz sowie auf die Einbeziehung existierender Standards und Protokolle ist besonders zu achten um eine entsprechende Breitenwirkung, sowie Interoperabilität und Akzeptanz über das Leuchtturmprojekt hinaus zu erlangen.

Die Konsortialzusammensetzung im Rahmen von Leuchtturmprojekte hat sich als herausforderndes Schlüsselthema in Ergänzung zu Technologie- und Forschungsthemen erwiesen. Einerseits herrscht unter den Betroffenen weitgehend Einigkeit darüber, dass Leuchtturmprojekte für ihre erfolgreiche Umsetzung zumindest einen Leitbetrieb im Konsortium benötigen.

Dennoch sind in den Workshops Bedenken geäußert worden, ob KMUs wirklich Nutzen aus solchen Projekten ziehen können. Dem Schutz von Kleinen ist daher im Call-Design bzw. der Projektgestaltung hohes Augenmerk zu schenken.

Potenzielle Themen für zukünftige Calls

Als inhaltliche Vorschläge für zukünftige Calls lassen sich insgesamt die folgenden drei Säulen bzw. Themenbereiche umreißen, die alle drei gleichermaßen in einem Leitbzw. Leuchtturmprojekt adressiert werden sollten:

  • Als erster Schwerpunkt werden mehrwertschaffende IKT-Lösungen und Dienste für den Energiesektor vorgeschlagen. Klassische Netzthemen (smart grids im engen Sinne) sind hingegen kein thematischer Schwerpunkt, auch wenn die Schnittstellen dazu adressiert werden können (falls dies thematisch sinnvoll oder im Einzelfall sogar notwendig ist).

    Insbesondere Themen wie Smart Metering und aktive Verteilnetze wurden bereits in anderen Förderprogrammen (z.B. Neue Energien 2020, e!MISSION.at) umfassend betrachtet.

    Der Fokus von Leuchtturmprojekten zu "IKT für intelligente Energienetze und - systeme" liegt daher auf mehrwertschaffenden Dienstleistungen und Systemen, d.h. der Verknüpfung von Smart Energy Applikationen mit sonstigen Diensten, wobei ein Zusatznutzen für den Endkunden generiert wird.

    Typische Anwendungen aus den Bereichen Smart Home bzw. Smart Building berücksichtigen Community Aspekte unter gleichzeitiger Wahrung des Datenschutzes. Wesentlich für die Akzeptanz durch die Benutzer ist die Usability dieser Anwendungen. IKT kann dabei eine Plattform sein, neue Strategien des Nutzer/innenverhaltens anzusprechen (Gamification, Visualisation, Augmented Reality).

  • Als zweiten Schwerpunkt der Ausschreibung zu "IKT für intelligente Energienetze und -systeme" werden domänen-übergreifende Projektmaßnahmen vorgeschlagen.

    Einreichungen, die den Fokus auf andere Energienetze und Systeme (Wärme, Erdgas, Kältenetze) und deren Verschränkungen zum Fokus haben, sind dezidiert erwünscht.

    Auch die Verschränkungen mit sonstigen Infrastrukturen (z.B. kommunale Netze, Verkehrsinfrastruktur) wird positiv gesehen und ist ein möglicher Schwerpunkt von Einreichungen.

    Mehrwert wird durch die Verknüpfung von Daten aus unterschiedlichen Quellen geschaffen. Um dies zu ermöglichen bedarf es der Erforschung von Methoden zur Analyse und zum Management großer Datenmengen in Echtzeit, wobei hier ein besonderes Augenmerk auf Interoperabilität (Standards, Protokolle und Schnittstellen) gelegt werden soll.

    Fortschritte auf den Gebieten der Modellierung, der Prognose, der Simulation und des Testens sollen neue Anwendungen teilweise auch unter Nutzung von neuesten Entwicklungen auf den Gebieten von Internet der Dinge und Internet der Dienste ermöglichen.

    Methoden des Secure Programming sollen dazu beitragen, die Sicherheit solcher Cyber-Physical Energy Systems zu gewährleisten. Nicht zu vernachlässigen ist der Beitrag, den IKT Forschung für die Entwicklungen auf dem Gebiet der eMobility und der connected vehicles liefern kann.

    Ein weiteres großes Feld beschäftigt sich schließlich mit der Erforschung von Hardware- und Softwaretechnologien (darunter spezielle Algorithmen), die Prozesse in der Industrie oder im Transport energieeffizienter und damit auch umweltschonender machen.

  • Der dritte vorgeschlagene Schwerpunkt hat die Idee von "Open Innovation" zum Inhalt. Durch die Zusammensetzung der Konsortien und die vorgeschlagene Arbeitsweise (Methodik) sollen wesentliche Innovationsschritte ermöglicht werden.

    Idealerweise kommt es dabei zu neuen Lösungen, welche die bisherigen Hemmnisse in Richtung Markteinführung (z.B. geringe Kundenakzeptanz, fehlende Wirtschaftlichkeit, etc.) überwinden. IKT kann hier als „Enabler" für die Entwickler innovativer Geschäftsmodelle im B2B und B2C Bereich dienen.

    Die zu entwickelnden Systeme sollen offene Systeme sein und die Interoperabilität auch domänenübergreifend ermöglichen. Insbesondere an den Schnittstellen zu den Kunden behindern proprietäre Lösungen weitere Innovationschritte. Sofern dies im jeweiligen Anwendungsfall sinnvoll möglich ist, können bzw. sollen auch Open Source Lösungen eingesetzt werden

Publikationen

IKT Innovationen für INTelligente Energienetze

Potentialerhebung für Leuchtturmprojekte im Bereich „IKT für Intelligente Energienetze und –systeme. Christian Derler, Christian Hartmann, Reinhard Padinger, Johanna Pucker, Heribert Vallant, Robert Hinterberger, Herausgeber: bmvit
Deutsch, 187 Seiten

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