Cloud Computing trifft das Smart Grid

Cloud Computing Strategy Thesis Paper – White Paper – Siemens IT Solutions and Services Executive Summary Cloud Computing trifft das Smart Grid – Initial für eine Geschäftsmodellrevolution Das vorliegende Strategiepapier thematisiert das aufkommende Smart Grid als umfassendes energieverteilendes Netz sowie Grundlage völlig neuer IT-basierter Anwendungen und Geschäftsmodelle. Das grundsätzliche Modell des Smart Grid sowie die im Energiesektor einhergehenden paradigmatischen Veränderungen werden beschrieben. Des Weiteren werden Kernpunkte des Cloud Computing in der IT-Branche dargestellt und darauf aufbauend die Wechselwirkungen zwischen Smart Grid und Cloud Computing. Es wird der Frage nachgegangen, welche Zusammenhänge zwischen dem entstehenden Smart Grid und Cloud Computing bestehen. Basierend auf unserer These der Trennung der physikalischen Energieerzeugung und -verteilung von der darüber liegenden Datenschicht ergeben sich zukünftige Geschäftsmöglichkeiten mit neuartigen Partner-Öko-Netzwerken. Die so entstehenden Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsströme werden exemplarisch dargestellt und Folgerungen für die Marktteilnehmer gezogen. Abschließend zeigen wir auf, warum die neuen Geschäftsmodelle mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit von innovativen IT-Firmen entwickelt und umgesetzt werden. Siemens IT Solutions and Services Inhalt Seite Einleitung …………………………….................................................................…......... 3 Energiemarkt im Wandel – Game changers …………......................................……….. 4 Cloud Computing und das Smart Grid – eine perfekte Ergänzung …......................... 9 Evolution von Smart-Grid-Geschäftsmodellen ……................................................. 13 Fazit ……..................……...................................................................................… 18 2 Einleitung In der Energiebranche vollzieht sich ein paradigmatischer Wandel hin zur Entwick- lung des Smart Grid, ausgelöst hauptsächlich durch die politisch motivierte Deregu- lierung. Die prinzipielle Aufgabe des Smart Grid besteht darin, einen dynamischen Ausgleich zwischen Energienachfrage und -angebot in dezentral organisierten Energienetzen sicherzustellen. Viel entscheidender ist jedoch das übergeordnete Ziel: Die optimierte Vernetzung in den Energiebereichen weitet sich auf alle anderen Lebensbereiche der Bürger aus und wird damit zur entscheidenden Verbesserung ihrer Lebensqualität führen. Insbesondere unter Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten bietet das Smart-Grid-Konzept neben der Steigerung der Lebensqualität ein deutliches Kosteneinsparungspotenzial. Erste Projekte in dieser Hinsicht gibt es bereits. Die Universidad de Cantabria (UC) sowie der spanische Telekom Konzern Telefónica haben das Projekt „Smart Santander“ ins Leben gerufen. Das Ziel besteht darin Transparenz über die Infrastruktur der 180 000-Einwohner-Stadt zu erhalten. Als weitere Folge soll die Attraktivität des Wirtschaftsstandortes Santander erhöht werden. Möglich wird dies durch die M2M-Technik (Maschine zu Maschine) und das „Internet of things“. Dabei werden die Daten von z.B. Fahrzeugzählern, Hygro- und Thermometern regelmäßig oder auf Abruf mittels Datentechniken wie Mobilfunk, Wireless LAN oder Wimax abgerufen und verarbeitet. Dadurch wird die Infrastruktur offener bzw. unabhängiger und die Stadt kann sich zu einer „Smart City“ entwickeln. Noch aber ist die Energieerzeugung und -verteilung in der Hand großer Strom- versorger, wobei der Kunde ausschließlich als Verbraucher fungiert und passiv Verbauchsdaten erhält. Gleichwohl besteht die realistische Vision, dass Endkunden durch Lösungen wie eCar, Solarproduktion in „Smart Cities“ etc. selbst als Energie- erzeuger im Energiemarkt auftreten. Damit aber entstehen bi-direktionale Energie- fluß- und Datenkommunikationswege und verständlicherweise ein hohes Daten- aufkommen. Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit dieses Daten - aufkommen sicher beherrscht werden kann, um einen Kollaps des Smart Grid zu verhindern? Noch spannender ist die Frage, wer in Zukunft das Datenaufkommen 3 Siemens IT Solutions and Services und die -komplexität beherrschen wird. Nach unserer Auffassung werden das nicht mehr die großen Stromversorger sein. Vielmehr werden völlig neue Spieler im Markt auftauchen, die zuvor keinerlei Berührung mit dem Energiemarkt hatten. Zu diesen Spielern könnten beispielsweise Google, Oracle oder Cisco zählen. Möglich ist dies durch die Entkopplung des physikalischen Energienetzes vom Datennetz. Beschleu- nigt wird diese Trennung durch den deregulierten Zugang zu den Verbrauchsdaten. Dieser Wandel bereitet den Boden für einen Innovationsschub in den Geschäfts- modellen, die durch Kombination von Wertschöpfungen in der Energieversorgungs- kette, der Informationstechnologie und Dienstleistungsangeboten ermöglicht werden z.B. auf der Basis bi-direktionaler Energieverbauchs- und Nachfragedaten. Seine Gestaltung hat wesentliche Auswirkungen auf die volks- und privatwirtschaft- lichen Entwicklungschancen der nächsten Jahre und Jahrzehnte. Es Bedarf also einer breiten Diskussion unter Einbeziehung aller technologischen, wirtschaftlichen und sozialen Aspekte. In diesem Thesenpapier konzentrieren wir uns jedoch auf die Möglichkeiten, die durch die neuesten Entwicklungen der Informations- und Kommu- nikationsindustrie ermöglicht werden. Nach einer Übersicht über die aktuellen Umwälzungen im Energiesektor und in der IT erläutern wir unsere Einschätzung der zu erwartenden Entwicklungen aus der Perspektive eines IT-Dienstleisters. Energiemarkt im Wandel – Game changers Die weltweite Verknappung klassischer Energieträger und der damit verbundene Preisanstieg haben die Energiemärkte weltweit in Bewegung gebracht. Die Liberali- sierung der Strommärkte bricht die verkrusteten Strukturen mit wenigen Energie- versorgern auf. Parallel dazu führen die ehrgeizigen Klimaschutzziele dazu, dass regenerative Energien die klassischen Energieträger Öl, Gas und Kohle zurückdrängen. Der Aufbau regenerativer Energieträger erfolgt in zwei Richtungen: Erstens dezentral durch die von Gemeinden und Städten und den privaten Haushalten initiierten Maßnahmen, wie z.B. dezentrale Blockheizwerkraftwerke oder Solaranlagen und zweitens durch die von der Industrie geförderten Großprojekte wie das Wüstenstrom- solarprojekt Desertec oder die Offshore-Windräder-Parks in z.B. Nord- und Ostsee. 4 Diese Entwicklungen haben dramatische Folgen für Struktur und Steuerung der gesamten Infrastruktur für die Erzeugung, den Transport und die Verteilung elektrischer Energie. Die Wertschöpfungskette folgt heute im Wesentlichen einem ausschließlich linearen Modell (siehe Abb. 1): Der Energiefluss erfolgt strikt „downstream“ vom zentralen Erzeuger zum dezentralen Verbraucher. Leistungserzeugung, Transport und Vertei- lung werden in einem zentralistischen, top-down-Ansatz gesteuert und kontrolliert. Ausgefeilte Mechanismen gewährleisten die durch die Physik diktierte Randbedin- gung einer zu jeder Zeit ausgeglichenen Bilanz von Stromerzeugung und Verbrauch. Abbildung 1 Die klassische Wert- schöpfungskette der elektrischen Energie. Generation Transmission Distribution Consumption 5 Siemens IT Solutions and Services Aus technischer Sicht besteht der erforderliche Umbau darin, dieses zentral organisierte Energiesystem mit den neuen erneuerbaren und fluktuierend dezentral einspeisenden Energiequellen mit Hilfe moderner Informations- und Kommunika- tionsdienste zu einem intelligenten Netz zu integrieren.