2015 epcon stadt_als_energiequelle_v11

CSC Proprietary and Confidential
Smart City – Die Stadt als Energiequelle
Ihr Weg zum optimalen Energiekonzept
Dr. Wilson Maluenda
Epcon 29. – 30.04.2015
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2CSC Proprietary and Confidential May 4, 2015
I. Aktive Energiequellen in der Stadt
II. Energieeffizienzpotential
III.
Methode und IT Unterstützung zur
Nutzung der Potentiale!
IV. Konkrete Anwendungen
Agenda

Arbeitshypothese: Durch Methode und IT Einsatz können
Energiepotentiale in der Stadt besser ausgeschöpft werden.
Ziel:
Erstellung eines nachhaltigen städtischen Energiekonzeptes durch Einsatz einer
erprobten Methode und Nutzung von IT-gestützten Instrumenten.
Methode:
- 3 Phasen Plan als Best Practice aus bereits realisierten Smart City Projekten
- IT-Unterstützung zur einfachen Integration und Nutzung von Energiequellen
Ergebnis:
- Auf die spezifischen Bedürfnisse der Stadt angepasstes und nachhaltiges
Energiekonzept
- Kostenreduktion

CSC Proprietary and Confidential 4May 4, 2015
Aktive Energiequellen in der Stadt
Energieerzeugung dort wo es gebraucht wird.

PV Einsatz in der Stadt
– 80 – 90 % der Dachflächen nutzbar
• Verwaltungsgebäude
• Wohngebäude
• Häuser
• Parkhäuser
– 40 – 55% der Fassadenflächen
(abhängig vom Verdichtungsgrad)
PV Einsatz in der Stadt ist noch zu gering. Viele Potentiale bleiben
ungenutzt.
Bildquelle 1: Gebäude in Berlin-Hellersdorf; http://www.erneuerbareenergien.de/solarstrom-fuer-mieter/150/3882/78586
Bildquelle 2: http://exterus.lt/naujienos/pastatai-pritaikyti-saulei/; Bildquelle 3: http://exterus.lt/naujienos/pastatai-pritaikyti-saulei/

Solarthermie: Konkurriert zwar mit PV, wird aber trotz höherer
Effizienz in der Stadt noch viel zu wenig genutzt.
• Solarthermie hat höhere Effizienz als PV
• Solarthermisches Potentiale
– Wien: 19.134 GWh/Jahr
– Graz Stadt: 4.291 GWh/Jahr
– Graz Umgebung: 3.925 GWh/Jahr
Österreich gesamt: 184.888 GWh/Jahr
• Innovation durch Energiekonzentration
– Rawlemon Energiekugel: 4 Fach effizienter!
– Auch bei diffusem Licht Energieerzeugung möglich
Quelle: http://www.districtenergy.com/technologies/solar-thermal/
Quelle 2+3: http://www.energiezukunft.eu/solar/forschung/sonnenstrom-aus-der-glaskugel-gn101923/

Biomasse in der Stadt? Wird vielfach als Düngermittel genutzt.
Energetische Nutzung wird nur fallweise betrachtet
• Biogas für die Einspeisung als Gas ins Gasnetz
oder
• Hack- und Sägereste sind saisonal in größeren
Mengen vorhanden
– Als wärme über Kraft-Wärme Kopplung
• Speisereste, Gartenabfälle, Großküchen und
Bäckereien oder Lebensmittelindustrie
– Dauerhaft vorhanden, in großen Mengen
Quelle 1: http://infographics.pbl.nl/biomass/img/pbl-biomassa-wensen-en-grenzen.jpg;
Quelle 2: http://cdn.agrarverlag.at/to/mmedia/image//2013.04.24/13668010598128_1.jpg?1366801061;
Quelle 3; http://www.alba.info/uploads/pics/Entsorgung-von-Speiseresten.png
„In Wien wird täglich jene
Menge an Brot als Retourware
vernichtet, mit der die
zweitgrößte Stadt Österreichs,
das ist Graz, versorgt werden
kann.“
Quelle: https://www.wien.gv.at/umweltschutz/abfall/lebensmittel/fakten.html

Windenergie in der Stadt: Städte haben auch Potential dass sie nutzen
können. Neue Technologien sind ästhetisch und Geräuscharm
• Wien: ca. 50 GWh/a praktisch nutzbares Potential
• Alternative Technologien könnten helfen dieses
Potential tatsächlich zu erfassen und zu nutzen
• Vorteil: Versorgungsquelle für Smart Buildings
mittels intelligente EMS
Quelle: http://kurier.at/chronik/wien/erstes-windrad-auf-einem-wiener-hausdach-installiert/766.958
Quelle2: http://www.ruhrnachrichten.de/staedte/dortmund/Windkraft-Strom-vom-Stadthaus-Dach;art930,1929220
Quelle3: http://wanderland-austria.blogspot.com/2014/03/vom-treppelweg-wien-zum-donaukanal.html

Effizienzpotential
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Effizienzpotentiale in einer Stadt: Alle Energiesenken müssen
neu überdacht und effizienter werden!
• Baubereich
– Niedrigenergiehaus
– Passivhaus (2009: 4600 Wohneinheiten, potential liegt viel
höher)
– Energie+ Haus
• Straßenbeleuchtung
• Verkehr
– Sharing-Modelle
– E-Cars
Quelle 1: http://www2.bauemotion.de/architektenhaeuser/detail/1,11529425/
Quelle 2: http://www.klima-wandel.com/2010/02/17/alternative-zu-solarlampen-strassenbeleuchtung-mit-
windkraft/
Quelle 3: http://www.blogdolcevita.com/post/3858/e-vai-electric-car-sharing-in-milan-driving-in-italian-traffic
Quelle Studie: http://www.hausderzukunft.at/hdz_pdf/1011_marktpotenzial_passivhaus.pdf

Methode und IT Unterstützung zur Nutzung
der Potentiale!
Durch smarte Technologien Potentiale nutzbar machen!
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Die EE-Integration hat einige Herausforderung zu nehmen. Im
Kontext der Stadt und der Versorger strukturieren wir sie wie folgt:
• Genehmigungen,
UVP‘s
• Bauliche
Beschränkungen
• Beste Lokation nicht
zugänglich
• Fallweise Engpässe
bei zu viel
Einspeisung
• Netzausbau nicht
einfach zu planen
• Kosten für
Netzausbau
• Volatilität in der
Erzeugung
• Volatilität im
Verbrauch
• Speicher-integration
notwendig
• Kein Netz-Monitoring
• Keine Vorhersagen
• Geringe Kenntnisse
im Lastgang
• ROI nicht gesichert
• Schlechte Produkte
• Markt muss neue
Lösungen
akzeptieren
• Services, Services,
Services….
• Förderungen sind
notwendig speziell
bei neuen
Technologien
• Förderungen der
interdisziplinären
Forschung
• Ohne Förderung
keine Produkte?
• Risikokapital wird
notwendig sein
• Risiko bedeutet auch
Chancen und
Vorsprung
• Ja, teilweise, stimmt
nicht?
• Vorteile nicht klar
erkennbar
• Lebenswerte aber
auch leistbare Stadt
Die größten Herausforderungen auf dem Weg zur Nutzung von Energiequellen sind:
• Verunstaltung der
Landschaft
• Historischer Stadtkern
darf nicht verändert
werden
• „Seele“ der Stadt darf
nicht verändert werden
• Kein Interesse
• Keine Information
• Es werden andere
„Frustrationen“
kanalisiert
• „Gemeinsam statt
einsam“
• Regulatorische
Veränderungen
• Zick-Zack Kurs
• Eierlegende….
• Generationen
berücksichtigen
• Öffentliche Sicherheit
• IT Sicherheit
Technische
Herausforderungen
Ökonomische
Herausforderungen
Soziale
Herausforderungen
Integration
Erneuerbarer
In der Stadt
schwierig.
Auslastung der
Verteilnetze
Volatilität der
Erzeugung und
des Verbrauchs
Zu wenig IT auf
der
Verteilebene
Nicht alle
Lösungen
haben einen
Markt
Förderungen zu
gering
Zu wenig
Risikokapital
für Innovation
Super Grün und
super teuer?
Akzeptanz nicht
immer
vorhanden
Bürger-
beteiligung oft
mangelhaft
Politische
Vorgaben
unklar
andere

Mit der Methode der CSC gibt es ein klares Ziel, ein strukturiertes
Vorgehen und nachweisbare Ergebnisse.  IT-gestützt!
2. Frühe
Integration der
Bürger-
beteiligung
1. Klare Ziele
definieren und
politisches
Commitment
einholen
3. Inter-
disziplinäres
Denken,
holistische
Lösung
4. Roadmap
und Monitoring
Effiziente
Umsetzung des
Vorhabens
 Erhöhte die
Akzeptanz durch
Information
 Reduzierte Kosten
durch IT gestützte
Prozesse
 Reduzierte Risiken
 Lösung ist auf die
Realität der Stadt
zugeschnitten
 Offene, zukunfts-
orientierte DL
Plattformen
•Klare nachhaltige Ziele definieren
•Ziele sollten überparteilich für alle tragbar sein
•Wichtige aber auch realistische Milestones platzieren
•Prioritäten setzen (CO2, Energieeffizienz, EE Integration..)
IT-Bürgerbeteiligungsplattform, Sozial Networks
•Bürgerinitiativen oder Energievereine einbinden
•Umfragen und Bürgerbefragungen für genau definierte punktuelle
Themen einplanen
•Ideen der Bürger aufnehmen, evaluieren und definieren
•Wirtschaftssegmente: Handel & Gewerbe & Industrie einplanen
IT gestütztes Projektmanagement, Simulationstools, Riskanalysen
•Energy: Energieerzeugung, Übertragung, Verbrauch, Effizienz..
•Security: Sicherheit, Personen & Datenschutz…
•Verkehr: Verkehr und Mobilität berücksichtigen & aufnehmen
•Soziales: Soziale Aspekte frühzeitig einplanen (Bildung, Gesundheit..)
•Verwaltung: Verwaltungsprozesse berücksichtigen
IT-Geschäftsprozessmodellierung, Reporting, Informations-PF
•Roadmap beinhaltet: Ziele, Prozesse, Milestones, Instrumente,
Akteure, Kosten und zeitlicher Aufwand der geplanten Maßnahmen
•Monitoring bedeutet: Kenntnis über den Fortgang und der möglichen
Abweichung zu haben, Interessierte regelmäßig Informieren
Aktion Ergebnis

Nachhaltige EDL‘s und Produkte müssen marktkonform erstellt
werden. Auch diese entstehen mit Methode.
5. Definition der
Use Case
(Technisch)
6. Produkt-
management
(Ökonomisch)
7. Produkt
„Go Live“
8. PDCA Prinzip
für nachhaltige
Produkte & DL
IT: Architektur, Protokolle, Security, Identity, Integration, VPP, SAP
•Bürgerkraftwerke als Regelenergie
•Steuerbare Lasten zur Netzstabilität
•E-Cars für die CO2 freie Mobilität
•Speicher als Lastverschiebung
•Blindleistungskompensation, etc.
IT: Services, IaaS, SaaS, Integration, Operation Management
• Definition des Produkts
• Marktstrategie
• Investitionskosten, ROI
• Preisstrategien
• Betrieb und Service, etc.
IT: Marktkommunikation, Trading-Plattformen, Kommerzielle VPPs
• Zielmarkt: Neuer oder bestehender Markt
• Virtueller markt, realer Markt
• Marktakteure. Wer darf mitmachen?
• Regulatoren & Marktregeln: wie wird gehandelt?
IT: Security ISO 27001, Quality 9001, EMS 50001
• Plan
• Do
• Check
• Act
IT gestützte
Entwicklung
nachhaltiger
Produkte im
Smart City
Kontext
 Belebung &
Sicherung des
Wirtschaftsstandorts
 Chance für neue
Marktplätze
entstehen
 Bedürfnisse
werden gedeckt
 Plattform für neue
Produkte
 Innovative
Produkte
entstehen
Aktion Ergebnis

Phasenmodell zum leichten Verständnis wie Smart City
Projekte von CSC entwickelt werden
Strategieentwicklung
Produkt & EDL-Entwicklung
Phase 1
Konzeption
Phase 2
Entwicklung
Phase 3
Implementierung
Zeit
Businessplan
(kommerzielle
Ziele)
Nachhaltigkeitsplan
(gesellschaftliche Ziele)
Aufwand
5. Definition
der Use
Case
6. Produkt-
management
7. Produkt
„Go Live“
8. PDCA
Prinzip für
nachhaltige
Produkte &
DL
1. Klare Ziele
und
politisches
Commitment
2. Frühe
Integration
der Bürger-
beteiligung
3. Inter-
disziplinäres
Denken,
Instrumente
nutzen
4. Roadmap
und
Monitoring
Kontinuierliche Verbesserung

Instrumente sind dafür da die Ziele zu erreichen und technische,
sowie organisatorische Unterstützung zu leisten.
Welche Instrumente nutzt CSC um die Ziele zu erreichen?
BigData, Telekommunikation
Architektur & App Design
Abstraktion SG Komponenten
Cloudlösungen für DataManag.
Technische
Instrumente (IT Unterstützung)
ISO 14000 Umweltstandard
ISO 50001 Energie Management
Eco Design
Normen,
Standards, Best-Practice
Organisationen
und Experten
eGovernance, elektron. Akte
Onlineportale, Security, Identity
SAP, DB, Integration
Smart Grids
Smart Cities
Personen- und Datenschutz
Studien, Forschung, Andere
Stadt: Verwaltung, Politik
Allg.. Forschungseinrichtungen
Gremien und Vereine
Bürgerinitiativen
Europäische Institutionen
Anerkannte Experten
Hochschulen und Universitäten

Konkrete Anwendungen
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Beispiel 1: Smart City Klagenfurt – Definition einer Roadmap
Ziel:
Klagenfurt bis 2050 CO2 Neutral zu gestalten (-90%)
Methode:
• Stufe 1: Erfassen aktueller Energieverbräuche und Emissionen
• Stufe 2: Energie- und Effizienzpotentiale in der Stadt ausmachen
• Auswerten der Maßnahmen auf CO2 Reduktion
Ergebnis:
• Liste von Maßnahmen
• Konzept für eine nachhaltige Stadtentwicklung
• Roadmap für die Implementierung von Effizienz und Energiemaßnahmen
• Kenntnisse über die Potentiale der Stadt

Methodisches Vorgehen: Zusammenfassung in drei Phasen
erleichtert das Verständnis
• Aufbau eines
Referenzenergiesystems
• Beantwortung der Frage: Wo
stehen wir jetzt?
• Zieldefinition: Was wollen wir
wann und mit wem erreichen?
1.
Klares Ziel
2.
Stakeholder
Integration
Phase 1: Konzeption
• Welche Mitteln stehen uns zur
Verfügung. (Maßnahmen)
• Welche technologische Lösungen
unterstützen uns bei der
Zielerreichung (Kosten?)
3.
Interdisziplinärer
Ansatz
4.
Roadmap
entwickeln
Phase 2: Entwicklung

Beispiel 2: Smart City Rheintal - Implementierung eine VPPs
Ziele:
1. Eigenverbrauchsabdeckung für E-Cars, Smart Home
2. Integration von PV Anlagen
3. Ansteuerung von WP, Absetzen von Steuer- und Preissignale
4. Integration von Wärmepumpen und eines Batterieblocks
Methode:
Implementieren eines Virtuellen Kraftwerks (VPP) mit den geforderten
Funktionalitäten
Ergebnis:
• VPP mit Applikationen für Smart City
• Interfaces für die Kommunikation diverser Anlagen mit dem VPP
• Implementierung diverser Betriebsmodalitäten; Forecast für E-Cars Flotte

Technisch-Funktionales Konzept der Smart City Rheintal
Verträge
Bör
se
Wette
r-
Daten
RE MON
VKW - Data
Capture
ERZ VER
SM
BATISHIEVCI
EV Charging
Station Interface
Smart Home
Box Storag
e
Interfac
e
VPP
Solution
EAI VPP
Core
GUI GUI
AM TS FC OP
CM MC
VKW-
Monitoring
Verbrauchs
-
Daten
Energi
e
Erzeugun
gs-
Daten
Realtim
e
Daten
• Aufbau eines
Referenzenergiesystems
• Beantwortung der Frage: Wo
stehen wir jetzt?
• Zieldefinition: Was wollen wir
wann und mit wem erreichen?
1.
Klares Ziel
2.
Stakeholder
Integration
Phase 1: Konzeption
• Welche Mitteln stehen uns zur
Verfügung. (Maßnahmen)
• Welche technologische Lösungen
unterstützen uns bei der
Zielerreichung (Kosten?)
3.
Interdisziplinärer
Ansatz
4.
Roadmap
entwickeln
Phase 2: Entwicklung
• Suburbane Energieautonomie
• PV-Energie für Ladeinfrastruktur
• Integration Erneuerbarer
5.
Use Case
Definition
6.
Produkt-
Management
Phase 3: Entw./Implement.
Bildquelle: http://www.smartcityrheintal.at
Bildquelle: http://www.cn-architekten.at/projekte/e-stationen-vlotte-vorarlberg-p

Virtuelle Kraftwerke ermöglichen es Dienstleistungen in den
Vordergrund zu stellen.
Energie Infrastruktur
Kommunikationsinfrastruktur
Abstraktion, Steuerbarkeit
Application Design
Dienstleistungen
- Wärme/Kühlung
- Strom
- Mobilität
- Information
- Handlungsoptionen
Service Design
Technische Plattformen:
• Virtuelle Kraftwerke
• Smart Metering
• Car Sharing Systeme..
Kommerzielle Plattformen:
• Handelsplattformen
• Energiebörsen
• Brokering/Payment…
steuern bieten

Die Vorteile eines VPP überwiegen, da solch eine Lösung viele
Segmente avisieren!
Integration verschiedener Erzeugungstechnologien
Teilnahme an Märkten oder Eigenverbrauchsoptimierung
 Autonomie
Jede(r) könnte sich beteiligen (Privat, Gewerbe,
Verwaltung)
Optimierte Steuerung von Verbrauch und Erzeugung je
nach Nachfrage
Integration von Speichern reduzieren die Volatilität
Mehrere Energieflüssen können kombiniert werden (Strom,
Gas, etc.)
Plattform für zukünftige Energielösungen einer Stadt
Echtzeit-Monitoring über aller Bereiche, u.v.a.
Es braucht vom Initiator bis zum Betreiber 
Treibende Kraft!
Es bedarf eines breiten Spektrums an
technischen und ökonomischen Kenntnissen
 Experten
Je größer das System, des komplizierter wird
die Steuerung  Skaleneffekte noch nicht
bekannt.
Vorteile
Nachteile

Zusammenfassung: Erfahrung und IT-Kompetenz erleichtern die
Integration von Erneuerbaren Energien im Urbanen Bereich
NÄCHSTE SCHRITTE
CSC unterstützt, berät und entwickelt über alle Projektphasen hinweg!
Konzeption
Nachhaltiges Ziel
Beteiligung
Ressourcenverbrauch
Energieverbrauch
Entwicklung
Potentiale ausmachen
Instrumente finden
Roadmap/Monitoring
Use cases definieren
Produktmanagement
Implementierung
Zielmarkt avisieren
PDCA Prinzip für
nachhaltige Produkte
und DL
Smart City
Nachhaltig
Effizient
Wirtschaftlich

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
Fragen?
Dr. Wilson Maluenda
Email: wmaluendamun@csc.com

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