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Die Rolle von Daten im Energiesystem

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Die Rolle von Daten im Energiesystem

Mit der Einführung von Smart Metern in den meisten Haushalten wird klar, dass im Smart Grid sehr viele Daten gesammelt werden. In Zusammenhang mit dem Smart Meter sieht man vordergründig oft die Bedrohung der Privatsphäre, denn eine lückenlose viertelstündliche Aufzeichnung des Stromverbrauchs in einem Haushalt verrät schon sehr viel über die Lebenssituation und Gewohnheiten der Bewohner. Auf der anderen Seite bieten solche Daten, wenn sie ordentlich aufbereitet werden, auch die Chance, den eigenen Stromverbrauch besser kennen zu lernen und dadurch eine effizientere und kostengünstigere Energienutzung zu erreichen. Auch auf anderen Ebenen im Netz spielen Daten eine große Rolle – so können kritische Engpässe schneller erkannt werden oder auf Überschüsse reagiert werden. Mit der Verknüpfung von Sensordaten und Energiemessdaten können schließlich Erträge von Photovoltaik- und Windkraftanlagen genauer vorausgesagt werden oder bevorstehende Ausfälle von Maschinen rechtzeitig erkannt werden. In der Forschung benötigt man Daten zum Entwickeln und Testen neuer Algorithmen und darauf basierender Anwendungen. Manchmal stel-len Forschungsprojekte dazu auch Daten aus Messkampagnen zusammen, wie zum Bespiel den in Kärnten und Italien erstellten GREEND-Messdatensatz mit Geräteverbrauchsdaten aus typischen Haushalten. Solche Daten werden zunehmend als Open Data zur Verfügung gestellt. Dabei sind die verwendeten Daten verfügbar und dürfen von anderen Forscher/innen weiterverwendet werden.

Mit der Einführung von Smart Metern in den meisten Haushalten wird klar, dass im Smart Grid sehr viele Daten gesammelt werden. In Zusammenhang mit dem Smart Meter sieht man vordergründig oft die Bedrohung der Privatsphäre, denn eine lückenlose viertelstündliche Aufzeichnung des Stromverbrauchs in einem Haushalt verrät schon sehr viel über die Lebenssituation und Gewohnheiten der Bewohner. Auf der anderen Seite bieten solche Daten, wenn sie ordentlich aufbereitet werden, auch die Chance, den eigenen Stromverbrauch besser kennen zu lernen und dadurch eine effizientere und kostengünstigere Energienutzung zu erreichen. Auch auf anderen Ebenen im Netz spielen Daten eine große Rolle – so können kritische Engpässe schneller erkannt werden oder auf Überschüsse reagiert werden. Mit der Verknüpfung von Sensordaten und Energiemessdaten können schließlich Erträge von Photovoltaik- und Windkraftanlagen genauer vorausgesagt werden oder bevorstehende Ausfälle von Maschinen rechtzeitig erkannt werden. In der Forschung benötigt man Daten zum Entwickeln und Testen neuer Algorithmen und darauf basierender Anwendungen. Manchmal stel-len Forschungsprojekte dazu auch Daten aus Messkampagnen zusammen, wie zum Bespiel den in Kärnten und Italien erstellten GREEND-Messdatensatz mit Geräteverbrauchsdaten aus typischen Haushalten. Solche Daten werden zunehmend als Open Data zur Verfügung gestellt. Dabei sind die verwendeten Daten verfügbar und dürfen von anderen Forscher/innen weiterverwendet werden.

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Die Rolle von Daten im Energiesystem

  1. 1. Die Rolle von Daten im Energiesystem Workshop: Der Mensch im Digitalen Zeitalter Smart Grids Group Christoph Klemenjak 1
  2. 2. Inhalt 1. The Smart Grid - Motivation 2. Smart Meter & Privacy 3. Energiebewusstsein & Energieeffizienz 4. GREEND – Ein Energiedatensatz Die Rolle von Daten im Energiesystem 2
  3. 3. Integration von Erneuerbaren Energien • Einseitiger Fluss von Elektrizität, unzureichende Interaktion zwischen Verbraucher und Netz, keine Echtzeitkontrolle • Smart Grid = Erweiterung des Stromnetzes durch Informationstechnologie • Beidseitiger Fluss von Daten und Elektrizität ermöglicht: • Demand Side Management • Dynamische Preisgestaltung • Islanding Die Rolle von Daten im Energiesystem 3
  4. 4. Smart Meter Die Rolle von Daten im Energiesystem 4 • Intelligenter Stromzähler mit Kommunikationseinheit • Daten über den Energieverbrauch stehen in wesentlich höheren Auflösung zur Verfügung • Schaffen eines Energiebewusstseins um eine Verringerung des Energiebedarfes zu erwirken • Das Smart Meter ermöglich viele neuartige Dienstleistungen: • Lastprognose bzw. –vorhersage: Energieversorger kann Überlasten im Netz erkennen und Gegenmaßnahmen einleiten • Energierückfuhr bzw. –einspeisung: Verbraucher wird zum „Prosumer“ C.Klemenjak, D.Egarter, and W.Elmenreich, ‘‘Yomo: the Arduino-based smart metering board,’’ Computer Science-Research and Development, vol. 31, no. 1-2, pp. 97--103, 2016.
  5. 5. Tagesablauf aus der Sicht des Smart Meter 3AM 6AM 9AM 12PM 3PM 6PM 9PM 12AM 0 500 1000 1500 2000 2500 Time Power[W] Die Rolle von Daten im Energiesystem 5
  6. 6. Privatsphäre im intelligenten Stromnetz Frage Antwort Messauflösung Waren Sie während Ihres Krankenstandes zuhause? Ja: Energiebedarf tagsüber Nein: Kein Energiebedarf tagsüber Stunde bzw. Minute Haben Sie gut geschlafen? Ja: Keine Energieaktivitäten während der Nacht Nein: Energieaktivitäten während der Nacht Stunde bzw. Minute Haben Sie ihr zu Hause zu spät zur Arbeit verlassen? Ja: Letzte Energieaktivität später als üblich Nein: Letzte Energieaktivität lässt der Person genug Zeit für den Weg zur Arbeit Minute Hatten Sie heute kaltes oder warmes Frühstück? Heiß: Energieaktivitäten passen für Kaffeemaschine, Toaster, etc. Kalt: Keine Energieaktivität passend zu den typischen Frühstücksgeräten Sekunde Die Rolle von Daten im Energiesystem 6
  7. 7. Energiebewusstsein und Energieeffizienz • Zeitnahes Feedback schafft ein Bewusstsein für den Bedarf der Geräte • Aktive Haushaltsgeräte werden durch Methoden wie Last-Disaggregierung erkannt • Datenanalysetools wie „Mjölnir“ erarbeiten Strategien zur Steigerung der Energieeffizienz • Erhobene Daten verbleiben im Haushalt Die Rolle von Daten im Energiesystem 7 Monacchi, A., Versolatto, F., Herold, M., Egarter, D., Tonello, A., & Elmenreich, W. (2017). An open solution to provide personalized feedback for building energy management. Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments, 9(2), 147-162. You already ran your TV for more than 100 hours this month. Turning it off half of the time would save 28.52€ per year. Did you know that using your washing machine from Sat to Sun instead of Mon to Fri can let you save 0.11€ per usage.
  8. 8. GREEND Datensatz • Ein Energiedatensatz zum Entwicklung und Testen neuer Algorithmen und Methoden • Messkampagne in 8 Haushaltsgeräte je HH, Abtastrate 1s, Energieverbrauch und Metadaten von 8 Haushalten über ein Jahr • Use cases: Non-Intrusive Load Monitoring, Occupancy Detection, Appliance Usage Mining Die Rolle von Daten im Energiesystem 8
  9. 9. Fazit • Übergang vom traditionellen Netz zum Smart Grid durch die Integration von IKT • Smart Meter ist ein Schlüsselelement in diesem Übergang • Privacy vs. Energieeffizienz? • Zeitnahes Feedback und Energy Advisor Tools stärken das Energiebewusstsein • GREEND ein frei verfügbarer Datensatz bietet eine Grundlage für F&E • Perspektive: Entwicklung präziser Diagnose Tools • Smart Grid Group Klagenfurt: • GREEND - greend.sourceforge.net • Mjölnir – mjoelnir.sourceforge.net • YoMo – yomo.sourceforge.net Die Rolle von Daten im Energiesystem 9

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