Das Smart Grid aus gesellschaftlicher Perspektive

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<ul><li><p> Wilfried Konrad, Dirk Scheer</p><p> Das Smart Grid aus gesellschaftlicher Perspektive InnoSmart-Arbeitsbericht 02 </p></li><li><p> 2 | KONRAD / SCHEER </p><p>Impressum Autor/innen: Wilfried Konrad, Dirk Scheer Projektleitung: Institut fr kologische Wirtschaftsforschung (IW) Potsdamer Strae 105, 10785 Berlin www.ioew.de Projektteam: DIALOGIK gemeinntzige Gesellschaft fr Kommunikations- und Kooperationsforschung mbH Lerchenstrae 22, 70176 Stuttgart www.dialogik-expert.de Universitt Stuttgart Institut fr Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT Nobelstrae 12, 70569 Stuttgart www.iat.uni-stuttgart.de Der vorliegende Bericht entstand im Forschungsprojekt InnoSmart Partizipative Gestaltung von verbrauchernahen Innovationen fr Smart Grids. Das Projekt ist Teil des vom deutschen Bundes-ministerium fr Bildung und Forschung (BMBF) gefrderten Schwerpunktprogramms "Umwelt- und gesellschaftsvertrgliche Transformation des Energiesystems" der Sozial-kologischen Forschung (SF; Frderkennzeichen 03EK3516). </p><p>Fr nhere Informationen zum Projekt: www.innosmart-projekt.de </p><p>Stuttgart, Juli 2014 </p></li><li><p> InnoSmart Partizipative Gestaltung von verbrauchernahen Innovationen fr Smart Grids | 3</p><p>Inhaltsverzeichnis Impressum ............................................................................................................. 2</p><p>Inhaltsverzeichnis ................................................................................................. 3</p><p>Abbildungsverzeichnis ......................................................................................... 4</p><p>Tabellenverzeichnis .............................................................................................. 4</p><p>Vorbemerkung ....................................................................................................... 5</p><p>1 Einleitung .................................................................................................. 6</p><p>2 Methodisches Vorgehen .......................................................................... 9</p><p>3 Vom traditionellen Energieversorgungs-system zum Smart Grid ..... 11</p><p>3.1 Das klassische Stromversorgungssystem ......................................................................... 113.2 Herausforderungen an das klassische Stromversorgungssystem .................................... 123.3 Das Smart Grid .................................................................................................................. 14</p><p>4 Akteure im Smart Grid: Neue Akteurs-netzwerke und -interaktionen ........................................................................................... 18</p><p>4.1 Neue Smart Grid-Akteursnetzwerke: Begrndung, Identifikation und Funktionen ............ 184.1.1 Begrndung fr neue Akteursnetzwerke ............................................................ 184.1.2 Identifikation und Funktionen von (neuen) Akteuren ......................................... 18</p><p>4.2 Neuausrichtung der Akteursinteraktion: Analyse und Gestaltung ..................................... 244.2.1 Beschreibung und Analyse der Akteursinteraktion ............................................ 244.2.2 Steuerung und Gestaltung der Akteursinteraktion ............................................. 25</p><p>5 Endverbraucher ...................................................................................... 28</p><p>5.1 Voraussetzungen der Integration von Konsumenten in Smart Grid-Strukturen ................ 295.2 Nachteile fr Endverbraucher durch Smart Grids ............................................................. 30</p><p>6 Sicherheit im Smart Grid ....................................................................... 32</p><p>7 Datenschutz im Smart Grid ................................................................... 34</p><p>7.1 Allgemeine Datenschutzanforderungen ............................................................................ 347.2 Differenzierte Analyse von Datenschutzanforderungen .................................................... 35</p><p>8 Entlastungseffekte durch Umwelt- und Energieeffizienz .................... 37</p><p>9 Thesen ..................................................................................................... 40</p><p>10 Literatur ................................................................................................... 43</p></li><li><p> 4 | KONRAD / SCHEER </p><p>Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Struktur des Primrenergieverbrauchs in Deutschland 2013 .................................................6Abb. 2: Deutscher Strommix 2013 ......................................................................................................7Abb. 3: Das klassische Energieversorgungssystem .........................................................................12Abb. 4: bersicht ber die aktuelle Struktur der deutschen Stromversorgung .................................13Abb. 5: Schematische Darstellung eines Smart Grid Quelle ............................................................15Abb. 6: Zusammenhang von Stromeinsparungen und Feedbacktypen ............................................39 </p><p>Tabellenverzeichnis Tab. 1: Recherchequellen und Suchwrter .........................................................................................9Tab. 2: bersicht ber die Anzahl von Studien je Bereich ................................................................10Tab. 3: bersicht ber die Akteure im Smart Grid-System aus der Perspektive verschiedener </p><p>Studien ..................................................................................................................................20Tab. 4: Stakeholder-Rollen und -Funktionen ....................................................................................22Tab. 5: Ziele und Forschungsaktivitten von Smart Grid-Projekten mit Verbraucherbezug .............29Tab. 6: Jhrliche Effizienzgewinne und Wachstumsimpulse im Bereich Energie .............................38 </p></li><li><p> InnoSmart Partizipative Gestaltung von verbrauchernahen Innovationen fr Smart Grids | 5</p><p>Vorbemerkung Diese Studie ist entstanden im Rahmen des Forschungsprojektes Partizipative Gestaltung von ver-brauchernahen Innovationen fr Smart Grids (InnoSmart). InnoSmart wird vom Bundesministerium fr Bildung und Forschung (BMBF) gefrdert und hat eine Laufzeit von September 2013 bis August 2016 (Frderkennzeichen: 03 EK 3516 A-C). Die Studie ist Teil einer Serie von drei Arbeitsberichten, die das Smart Grid aus unterschiedlicher Perspektive betrachten. Der vorliegende Arbeitsbericht 02 untersucht die gesellschaftliche Dimension des Smart Grid, Arbeitsbericht 01 widmet sich den tech-nisch-marktlichen Aspekten des Smart Grid, und Arbeitsbericht 03 fokussiert auf Anforderungen an Geschftsmodelle sowie die Nutzerintegration in Smart Grid-Entwicklungen. </p><p>Um die Berichte unabhngig voneinander lesbar und verstndlich zu gestalten, stimmen die grund-legenden Kapitel 1 (Einleitung) und 3 (Vom traditionellen Energieversorgungssystem zum Smart Grid) in den Arbeitsberichten 01 und 02 jeweils berein. Diese beiden Kapitel wurden gemeinsam von Wilfried Konrad, Dirk Scheer und Frieder Schnabel erstellt. Zusammenfassende Darstellungen der zentralen Erkenntnisse aus den Arbeitsberichten 01 und 02 finden sich am Anfang von Arbeits-bericht 03 (Kapitel 2). Alle drei Studien stehen als Download auf der Projekt-Homepage www.innosmart-projekt.de zur Verfgung. </p></li><li><p> 6 | KONRAD / SCHEER </p><p>1 Einleitung Das System der deutschen Energieversorgung befindet sich im Prozess einer grundlegenden Trans-formation. Das Ziel ist die Abkehr von einer auf fossilen und nuklearen Energietrgern basierenden Gewinnung von Strom, Wrme und Treibstoffen zugunsten einer mageblichen Nutzung regenerati-ver Quellen der Energieerzeugung. In ihrem Energiekonzept vom September 2010 strebt die Bun-desregierung an, den Anteil der erneuerbaren Energien am gesamten Bruttoendenergieverbrauch auf 60 % bis 2050 zu steigern. Bezogen auf den Bruttostromverbrauch ist folgender Entwicklungs-pfad der Diffusion regenerativer Energien beabsichtigt: 35 % bis 2020, 50 % bis 2030, 65 % bis 2040, 80 % bis 2050 (BMWi/BMU 2010). Der unter dem Eindruck des Nuklearunfalls von Fukushima im Sommer 2011 beschlossene Atomausstieg bis zum Jahr 2022 hat die damit verbundene Heraus-forderung noch weiter gesteigert. </p><p>Die tatschliche Dynamik des Ausbaus der erneuerbaren Energien ist je nach Kennziffer unter-schiedlich stark ausgeprgt. Bezogen auf den gesamten Primrenergieverbrauch stieg der Anteil der Erneuerbaren von 11,5 % im Jahr 2012 auf 11,8 % im Jahr 2013 (vgl. Abbildung 1). </p><p> Abb. 1: Struktur des Primrenergieverbrauchs in Deutschland 2013, Anteile in Prozent Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (2013) </p><p>Beim Bruttostromverbrauch dagegen haben regenerative Stromtechnologien mittlerweile einen An-teil von fast 25 % erreicht. Waren sie 2012 daran mit 23,6 % beteiligt, deckten sie im Jahr 2013 be-reits 24,7 % des deutschen Bruttostromverbrauchs (Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen o.J.). Die-se Zahlen spiegeln sich im Gewicht der erneuerbaren Energien fr die Stromerzeugung wider. Fr das Jahr 2012 wird ihr Anteil an der Bruttostromerzeugung mit 22,8 % ausgewiesen, in 2013 steht eine Erhhung auf 23,4 % zu Buche (vgl. Abbildung 2). </p></li><li><p> InnoSmart Partizipative Gestaltung von verbrauchernahen Innovationen fr Smart Grids | 7</p><p>Abb. 2: Deutscher Strommix 2013 (Bruttostromerzeugung; Werte 2012 in Klammern) Quelle: Agora Energiewende (2013) </p><p>Der Zubau an regenerativen Erzeugungskapazitten und der steigende Anteil von Elektrizitt aus erneuerbaren Quellen am deutschen Strommix sind die sichtbarsten Folgen der Energiewende zur nachhaltigen Neuausrichtung der Energieversorgung in Deutschland. Dennoch ist die Energiewende keineswegs ausschlielich als Stromwende konzipiert. Es geht vielmehr in allen Bereichen der Energieversorgung um den Verzicht auf herkmmliche Energietrger. Zugleich soll diese Transfor-mation mit einer deutlichen Verbesserung der Energieeffizienz einhergehen, so dass aus regenerati-ven Quellen zuknftig ein weitaus niedrigeres Verbrauchsniveau als heute zu decken wre. Zum Beispiel soll sich die Energieeffizienz im Verkehrssektor bis 2050 um 40 % gegenber 2005 verbes-sern, im gesamten Gebudebestand soll der Primrenergieverbrauch bis 2050 im Vergleich zu 2008 um 80 % reduziert werden (Luhmann et al. 2013; Renn/Dreyer 2013; Schafhausen 2013). Diese ambitionierte Programmatik soll schlielich auf eine Weise umgesetzt werden, die dem im Energie-wirtschaftsgesetz formulierten Zieldreieck aus Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Umwelt-vertrglichkeit gerecht wird. </p><p>Die Umstellung auf erneuerbare Energien ist weit mehr als der Ersatz bestehender Kraftwerkstech-nologien durch Windparks oder PV-Anlagen. ber die Entwicklung und Installation neuer Erzeu-gungstechnologien hinaus steht das gesamte Energiesystem mit seinen tradierten Organisations-prinzipien, Regelungsmechanismen, Marktbeziehungen, Netzstrukturen und Verbrauchsmustern zur Disposition. Die Frage nach der Gestaltung des zuknftigen Energieversorgungssystems wird in den letzten Jahren zunehmend im Kontext der Debatte um die intelligente Vernetzung der Komponenten der Energieinfrastruktur zu einem Smart Grid gefhrt. Unter Smart Grid ist dabei keineswegs nur der technologische Entwurf der zuknftigen Systemarchitektur der Energieversorgung zu verstehen, vielmehr sind damit zudem eine Reihe von marktlichen und gesellschaftlichen Vernderungen ver-knpft. Aus marktlich-technischer Perspektive wird das Smart Grid im Inno Smart-Arbeitsbericht 01 untersucht, in der vorliegenden Studie stehen gesellschaftliche Aspekte im Vordergrund. </p><p>Zunchst wird das methodische Vorgehen mit Blick auf die durchgefhrte Literaturrecherche und die Dokumentenanalyse erlutert (Kap. 2). Sodann erfolgt eine Darstellung der wesentlichen Merkmale und Dynamiken, die den bergang vom klassischen Energieversorgungssystem zum Smart Grid prgen. Bei dieser Darstellung wird deutlich, dass der Schwerpunkt der Smart Grid-Entwicklung auf dem Stromsektor liegt und insofern auf den Bereich fokussiert, der oben als der aktuell herausra-gendste Aspekt der Energiewende charakterisiert wurde (Kap. 3). In den darauf folgenden Kapiteln 4 bis 8 werden die gesellschaftlichen Dimensionen von Smart Grids aus der Perspektive von Akteu-</p></li><li><p> 8 | KONRAD / SCHEER </p><p>ren, Endverbrauchern, Sicherheit, Datenschutz sowie Umweltschutz analysiert. Im letzten Schritt werden schlielich die wichtigsten Erkenntnisse zu den gesellschaftlichen Aspekten von Smart Grids zu einer Reihe von Thesen verdichtet (Kap. 9). </p></li><li><p> InnoSmart Partizipative Gestaltung von verbrauchernahen Innovationen fr Smart Grids | 9</p><p>2 Methodisches Vorgehen Die folgenden Darstellungen beruhen auf der Auswertung von Dokumenten, die aus unterschiedli-cher Perspektive und mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten Beitrge zur Smart Grid-Diskussion leisten. Bei diesen Dokumenten handelt es sich einerseits um wissenschaftliche Studien, andererseits um Positionspapiere, Gutachten, Stellungnahmen oder Strategiekonzepte von Stake-holdern aus den Bereichen Politik, Wirtschaft, Forschung und Zivilgesellschaft. Diese Materialgrund-lage wurde unter Anwendung von zwei Internet gesttzten Recherchestrategien aufgebaut: </p><p> Erstens wurde zur Literatursuche auf die Suchmaschine Google Scholar sowie die Verlags-datenbank ScienceDirect zurckgegriffen. Als erstes Suchwort wurde Smart Grid oder in-telligentes Netz verwendet. Auch die weiteren Schlagworte, die entweder alleine oder in Kombination mit dem primren Suchwort herangezogen worden sind, wurden jeweils in Deutsch und Englisch eingesetzt, um Dokumente aus beiden Sprachfamilien zu identifizie-ren. Zu diesen Schlagworten zweiter Ordnung zhlen zum Beispiel Intelligente Zhler/Smart Meter, Lastmanagement/Demand Side Management oder Energiewende/Energy Transition (fr die komplette Liste vgl. Tab. 1). </p><p> Im Rahmen des zweiten Recherchewegs wurden gezielt die Internet-Seiten von im Energie-sektor aktiven Organisationen nach Smart Grid bezogenen Papieren durchsucht. Dies ge-schah in der Regel vermittels der vollstndigen Durchsicht der Publikationslisten der betref-fenden Einrichtungen, die zumeist die Mglichkeit des PDF-Downloads der ausgewhlten Verffentlichung anbieten. </p><p> Tab. 1: Recherchequellen und Suchwrter Quelle: eigene Darstellung </p><p>Recherchequellen Suchwrter </p><p>1. Verlagsdatenbank ScienceDirect </p><p>2. Suchmaschine Google Scholar </p><p>3. Internet-Seiten Organisationen im Ener-</p><p>giesektor </p><p>Erstes Suchwort Smart Grid/Intelligentes Netz </p><p>Weitere Schlagworte: eigenstndig oder in Kombination mit erstem Suchwort </p><p> Akzeptanz/Acceptance Datenschutz/Data Safety Energiewende/Energy Transition Intelligente Zhler/Smart Meter Konsumenten/User Lastmanagement/Demand Side Management Nutzerverhalten/Consumer Behaviour Prosumer Strommarkt/Electricity Market Zuknftiges Energiesystem/Future Energy System </p></li><li><p> 10 | KONRAD / SCHEER </p><p>Durch diese Recherchestrategie wurde ein Korpus von 109 Dokumenten zusammengetragen. Die-ser verteilt sich wie folgt auf die B...</p></li></ul>