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=== Einsatz von Elektromobilität für Lastausgleich und Netzdienstleistungen  ===
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Die Potentiale, die sich aus den Zielsetzungen des "Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität" ergeben, eröffnen ein breites Anwendungsfeld für mobile Speichertechnologien. Eine intelligente Integration von Elektromobilität in ein Energiemanagementsystem, in dem die Batterien der Fahrzeuge eine wertvolle Komponente in einem bestehenden Smart Grid übernehmen, ist eine der Voraussetzungen für eine nachhaltige Transformation der Energieversorgungssysteme. Die Bundesregierung gibt mit ihrer Maßgabe von 1 Millionen Elektrofahrzeugen die notwendige politische Verbindlichkeit, um Entwicklungen den erforderlichen Rückenwind zu geben und Deutschland als Leitmarkt für Elektromobilität zu etablieren.
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Der Batteriespeicher eines Elektrofahrzeugs kann bspw. als flexibel zuschaltbarer Verbraucher überschüssige regenerative Energie in Niedriglastzeiten aufnehmen und diese unter Umständen zu Hochlastzeiten wieder ins Energienetz zurückspeisen, um externe Lastspitzen zu reduzieren. Des Weiteren sind sie auch für den Einsatz von Systemdienstleistungen geeignet, um bspw. zur Netzstabilität oder Blindleistungskompensation beizutragen.
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In diesem Vortrag sollen zunächst die möglichen Einsatzpotentiale von Elektrofahrzeugen in einem Smart Grid aufgezeigt werden und die (rechtlichen wie technischen) Rahmenbedingungen erläutert werden, die für evtl. Dienstleistungen wie bspw. Lastausgleich oder Regelenergieabruf im Energiesystem der Zukunft vonnöten sind. Ein Streifzug durch die aktuellen Anstrengungen in der Forschungslandschaft, wie bspw. das am KIT durchgeführte Forschungsprojekt MeRegioMobil oder andere Modellregionen der "IKT für Elektromobilität"-Initiative, soll einen Eindruck der potentiell mittel- bis langfristig realisierbaren Lösungen aufzeigen.
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'''Literatur'''
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* Reiner Korthauer: Handbuch der Elektromobilität. EW Medien und Kongresse GmbH, 2. Ausgabe 2011
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* Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität. Die Bundesregierung, August 2009
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* IKT für Elektromobilität: http://www.ikt-em.de/de/modellregionen.php
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'''Ansprechpartner'''
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mmu

Version vom 31. Mai 2011, 09:40 Uhr

Themenvorschläge für das Seminar "Verlässlichkeit im Energiesystem der Zukunft" WiSe 2011/2012

Seminar-Beschreibung

Erneuerbare Energie und dezentrale Erzeuger sollen die Basis der veränderten Erzeugungsstruktur im künftigen deutschen Energiesystem bilden. Zentrale Großkraftwerke sollen zu großen Teilen durch diese neuen Erzeuger ersetzt werden. In einem solchen System wird die Anzahl der Erzeugungsanlagen stark steigen. Hinzu kommt die Volatilität der neuen Energieformen, welche ständige Prognosen und den Ausgleich von Abweichungen bedingt. Trotz steigender Komplexität muss jederzeit die Versorgungssicherheit des Energiesystems gewährleistet sein. Dies soll durch den Einsatz von moderner Informations- und Kommunikationstechnik erreicht werden. Für diese Systeme muss ein sehr hohes Maß an Verlässlichkeit realisiert werden. Dies schließt neue Konzepte wie z.B. virtuelle Kraftwerke, elektronische Zähler, Elektromobilität und Nachfragesteuerung mit ein, da sie als Integratoren der neuen Erzeuger fungieren sollen. Das Seminar wird sich zunächst mit allgemeinen Methoden zur Sicherung der Verlässlichkeit von Software befassen, um im zweiten Schritt auf praktische Anwendungen im Energiesystem der Zukunft einzugehen. Behandelt werden Aspekte der Verlässlichkeit in den Phasen Design und Erstellung, aber auch die typischen Fälle im neuen Anwendungsbereich Energie, wo besonders Anpassungsfähigkeit, Robustheit und Sicherheit zur Laufzeit im Mittelpunkt stehen werden.

Themenvorschläge

Grundlagen der Elektrizitätsversorgung

Die Elektrizitätsversorgung ist innerhalb der Energiewirtschaft Teil der Energieversorgung und beinhaltet die Erzeugung, den Transport und den Handel von Strom. Der Vortrag gibt als Grundlage für die weiteren Themen einen Überblick über die Glieder der Elektrizitätswertschöpfungskette sowie den aktuellen Stand politischer Rahmenbedingungen.

Literatur

  • Panos Konstantin: Praxisbuch Energiewirtschaft. Springer 2009.

Ansprechpartner

chi


Digitale Signaturen und Zertifikate für eine sichere Kommunikation im Internet der Energie

Im „Internet der Energie“ findet eine Kommunikation statt zwischen unterschiedlichen Akteuren entlang der Wertschöpfungskette, wie beispielsweise Erzeugern, Messdienstleistern oder Verbrauchern. Die hierbei übertragenen Daten müssen auf Grund ihrer Sensibilität geheim gehalten werden. Gleichzeitig muss feststellbar sein, von wem die Daten erzeugt wurden und ob eine nachträgliche Veränderung stattfand.

In diesem Vortrag werden Grundlagen digitaler Signaturen und Zertifikate erläutert. Darauf aufbauend soll vorgestellt werden, wie damit die Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität von übertragenen Daten in Smart Grids sichergestellt werden kann.

Literatur

  • BDI: Internet der Energie - IKT für Energiemärkte der Zukunft. Die Energiewirtschaftauf dem Weg ins Internetzeitalter. Bundesverband der Deutschen Industrie e.V. 2008.
  • S. Paine, M. Atreya, and B. Hammond: Digital Signatures. Mcgraw-Hill, 2002.
  • A. R. Metke and R. L. Ekl: Security Technology for Smart Grid Networks. IEEE Transactions on Smart Grid, 1(1): 99-107, 2010.

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chi


Aspekte der Sicherheit und Privatsphäre von Smart Metering

Eine der wichtigsten Komponenten von Smart Grids sind intelligente Stromzähler. Im Gegensatz zu den klassischen analogen Zählern erfassen sie den Stromverbrauch elektronisch und senden die Verbrauchsdaten selbständig an Versorgungsunternehmen. Neben ihrem Nutzen birgt diese Infrastruktur jedoch neue Gefahren. Zum einen muss die Authentizität und Integrität von Messdaten gewährleistet werden. Zum anderen ist der Schutz der Privatsphäre fraglich. Es besteht das Risiko, dass der Kunde zum „gläsernen Kunden“ wird. Die Erfassung und missbräuchliche Auswertung seiner Verbrauchsdaten gestattet weitreichende Rückschlüsse auf seine Lebensgewohnheiten.

Im Rahmen des Vortrags werden zunächst ausführlich die Schwachstellen der Sicherheit von Advanced Metering Infrastructures (AMI) und potenzielle Angriffsszenarien beschrieben. Dazu gehört beispielsweise eine spezifische Bedrohung für Erzeuger und Verbraucher: Energiediebstahl. Neuere Studien zeigen, dass die derzeitigen digitalen Strommessgeräte nicht nur Smart Metering ermöglichen, sondern auch Smart Stealing von Elektrizität. Schließlich wird ein Überblick gegeben über Möglichkeiten, detaillierte Informationen aus Lastmessungen zu extrahieren (Non-intrusive Appliance Load Monitoring), sowie Ansätze zum Schutz der Privatsphäre.

Literatur

  • S. McLaughlin, D. Podkuiko, and P. McDaniel: Energy Theft in the Advanced Metering Infrastructure. Proceedings of the 4th International Workshop on Critical Information Infrastructure Security (CRITIS 2009), Bonn, 2009.
  • C. Efthymiou and G. Kalogridis: Smart Grid Privacy via Anonymization of Smart Metering Data. First IEEE International Conference on Smart Grid Communications (SmartGridComm), Gaithersburg, MD, 2010.

Ansprechpartner

chi


Kurzfristige Lastprognose

Kurzfristige Lastprognosen liefern Vorhersagen des Strombedarfs für wenige Stunden bis Tage im Voraus. Sie sind notwendig, um die Energiemengen, die erzeugt oder eingekauft werden müssen, abzuschätzen. Darüber hinaus spielen Sie eine wichtige Rolle beim Lastmanagement, welches eingesetzt wird, um einen effizienten und verlässlichen Betrieb von Smart Grids, die große Mengen fluktuierender Einspeisung verkraften müssen, zu gewährleisten. Damit haben Lastprognosen einen direkten Einfluss auf die Kosten von Energieversorgern sowie die Verlässlichkeit des Energiesystems.

Der Vortrag gibt einen Überblick über Verfahren zur kurzfristigen Lastprognose und stellt mindestens eines davon detaillierter vor.

Literatur

  • E. A. Feinberg and D. Genethliou: Load Forecasting. Applied Mathematics for Restructured Electric Power Systems: Optimization, Control, and Computational Intelligence, Springer, 2005.
  • Christoph Höft: Bewertung von Verfahren zur Prognose der elektrischen Last – eine empirische Analyse. Diplomarbeit, TU Dresden, 2004.

Ansprechpartner

chi


Einsatz von Elektromobilität für Lastausgleich und Netzdienstleistungen

Die Potentiale, die sich aus den Zielsetzungen des "Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität" ergeben, eröffnen ein breites Anwendungsfeld für mobile Speichertechnologien. Eine intelligente Integration von Elektromobilität in ein Energiemanagementsystem, in dem die Batterien der Fahrzeuge eine wertvolle Komponente in einem bestehenden Smart Grid übernehmen, ist eine der Voraussetzungen für eine nachhaltige Transformation der Energieversorgungssysteme. Die Bundesregierung gibt mit ihrer Maßgabe von 1 Millionen Elektrofahrzeugen die notwendige politische Verbindlichkeit, um Entwicklungen den erforderlichen Rückenwind zu geben und Deutschland als Leitmarkt für Elektromobilität zu etablieren. Der Batteriespeicher eines Elektrofahrzeugs kann bspw. als flexibel zuschaltbarer Verbraucher überschüssige regenerative Energie in Niedriglastzeiten aufnehmen und diese unter Umständen zu Hochlastzeiten wieder ins Energienetz zurückspeisen, um externe Lastspitzen zu reduzieren. Des Weiteren sind sie auch für den Einsatz von Systemdienstleistungen geeignet, um bspw. zur Netzstabilität oder Blindleistungskompensation beizutragen.

In diesem Vortrag sollen zunächst die möglichen Einsatzpotentiale von Elektrofahrzeugen in einem Smart Grid aufgezeigt werden und die (rechtlichen wie technischen) Rahmenbedingungen erläutert werden, die für evtl. Dienstleistungen wie bspw. Lastausgleich oder Regelenergieabruf im Energiesystem der Zukunft vonnöten sind. Ein Streifzug durch die aktuellen Anstrengungen in der Forschungslandschaft, wie bspw. das am KIT durchgeführte Forschungsprojekt MeRegioMobil oder andere Modellregionen der "IKT für Elektromobilität"-Initiative, soll einen Eindruck der potentiell mittel- bis langfristig realisierbaren Lösungen aufzeigen.

Literatur

  • Reiner Korthauer: Handbuch der Elektromobilität. EW Medien und Kongresse GmbH, 2. Ausgabe 2011
  • Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität. Die Bundesregierung, August 2009
  • IKT für Elektromobilität: http://www.ikt-em.de/de/modellregionen.php

Ansprechpartner

mmu