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STROMDAO EAF
Energy Application Framework zur Implementierung dynamischer
Stromtarife
Networking Friday 16.02.2024
Agenda
• Grundlage: EnWG §41
• Was ist das EAF
• Ziele
• Grundlagen
• Prozess und Services
• Sicherheit
• Datenströme
• Demo
Variable Stromtarife
Lastvariable, tageszeitabhängige oder dynamische und sonstige Stromtarife § 41a EnWG
(1) Stromlieferanten haben, soweit technisch machbar und wirtschaftlich zumutbar, für
Letztverbraucher von Elektrizität einen Tarif anzubieten, der einen Anreiz zu
Energieeinsparung oder Steuerung des Energieverbrauchs setzt. Tarife im Sinne von Satz 1
sind insbesondere lastvariable oder tageszeitabhängige Tarife. Stromlieferanten haben
daneben für Haushaltskunden mindestens einen Tarif anzubieten, für den die
Datenaufzeichnung und -übermittlung auf die Mitteilung der innerhalb eines bestimmten
Zeitraums verbrauchten Gesamtstrommenge begrenzt bleibt.
(2) Stromlieferanten, die zum 31. Dezember eines Jahres mehr als 200 000 Letztverbraucher
beliefern, sind im Folgejahr verpflichtet, den Abschluss eines Stromliefervertrages mit
dynamischen Tarifen für Letztverbraucher anzubieten, die über ein intelligentes Messsystem
im Sinne des Messstellenbetriebsgesetzes verfügen. Die Stromlieferanten haben die
Letztverbraucher über die Kosten sowie die Vor- und Nachteile des Vertrags nach Satz 1
umfassend zu unterrichten sowie Informationen über den Einbau eines intelligenten
Messsystems im Sinne des Messstellenbetriebsgesetzes anzubieten. Die Verpflichtung
nach Satz 1 gilt ab dem 1. Januar 2022 für alle Stromlieferanten, die zum 31. Dezember
eines Jahres mehr als 100 000 Letztverbraucher beliefern, und ab dem 1. Januar 2025 für
alle Stromlieferanten.
Quelle: https://www.gesetze-im-internet.de/enwg_2005/__41a.html [02.10.2023]
Variable Stromtarife
§ 41a EnWG – Warum?
…einen Anreiz zu Energieeinsparung oder Steuerung des Energieverbrauchs…
• Synchronisation des Stromverbrauchs mit dem Angebot aus regenerativen Quellen
• Strom vorrangig dann zu verbrauchen, wenn er aus erneuerbaren Energien zur Verfügung
steht, sorgt für eine effizientere Nutzung der bereits getätigten Investitionen in die
Energiewende.
• Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz insgesamt erhöhen und so den ökologischen
Fußabdruck unserer Gesellschaft zu reduzieren.
Variable Stromtarife
§ 41a EnWG – Wie?
…den Abschluss eines Stromliefervertrages mit dynamischen Tarifen für
Letztverbraucher anzubieten, die über ein intelligentes Messsystem im Sinne des
Messstellenbetriebsgesetzes verfügen…
• Fernauslesbarkeit als Voraussetzung
• Zählerdaten in 15 minütiger Auflösung (Profil) anstelle Standard-Lastprofil
Aufgaben des EAF – Ziele
• Unterstützung innovativer Tarifmodelle, um nachhaltiges Energieverhalten zu belohnen
• Vereinfachung der Implementierung dynamischer Stromtarife bei EVU u.A. durch
Containerisierung
• Resiliente und vollständige Prozesskette von Zählerstandsmessung zur Abrechnung
• Förderung der Implementierung dynamischer und nachhaltiger
Energiemanagementsysteme bei Kunden
• Skalierbarkeit und Modularität durch „API first“ Ansatz
• Vereinfachte Systemwartung und -pflege durch Aufbau in Microservices
Aufgaben des EAF – Grundlagen
• Resiliente Prozesskette von Messung über Settlement und Clearing bis zur Abrechnung
• Erweiterte Messfunktionen zur genauen Erfassung des Energieverbrauchs
• Sichere Abrechnungsprozesse für präzise finanzielle Berechnungen
• Dynamisches Tarifmanagement zur Anpassung der Preise basierend auf variablen
Faktoren
Aufgaben des EAF –
Grundlagen
•Darstellung der gemessenen Daten,
Tarifdaten etc. für Kunden und EVU
•Möglichkeit zur Administration und
Abrechnung durch EVU
•Erstellung von Lastgangprofilen auf EVU- und
Messstellen-Ebene inkl. Vorhersage des
Verbrauchs und der damit verbundenen
Kosten
•Möglichkeit zu Bilanzierung und Abrechnung
Architektur – Prozess und Services
Quelle: Eigene Darstellung auf Basis Jaeger UI
• Rot markiert ist der Hauptprozessstrang
• „api-metering“ sendet/erhält neue
Zählerstände
• EAF durchläuft mit diesen Informationen
metering, settlement, clearing und debit
• Verschiedene Abrufe der einzelnen
Microservices auf bspw.
• tariff für die Einteilung in Tarifsegmente,
• price für die zugeordnete Preisfunktion
oder
• loadprofile für die Erstellung eines
Lastprofils
Architektur – Prozess und Services
Quelle: Eigene Darstellung auf Basis Jaeger UI
• Seit Erstellung der ersten
Übersicht sind einige Services
dazu gekommen
• Versch. Models ergänzen die
Darstellung der Daten
• Balancing Funktion für
Bilanzierung
• Servicelandschaft wird im Laufe
der Entwicklung weiter wachsen
• Kernstrang bleibt erkennbar und
gleich
Architektur – Prozess und Services
1.Ablesung: Der Metering Service startet mit der präzisen Erfassung des Stromverbrauchs
durch intelligente Zähler (Smart Meters), die kontinuierlich Echtzeitdaten über die
Stromnutzung liefern.
2.Aufbereitung: Die erfassten Daten werden anschließend durch den Metering Service
aufbereitet. Dies umfasst die Validierung, Konsolidierung und eventuell die Anreicherung der
Daten, um sicherzustellen, dass sie korrekt und vollständig für die weiteren Prozessschritte
vorliegen.
3.Settlement: Basierend auf den aufbereiteten Daten, führt der Metering Service die
Abrechnung (Settlement) durch. Hier werden die dynamischen Tarife angewendet, und der
tatsächliche Stromverbrauch zusammen mit den aktuellen Preisen ermittelt eine
Berechnungsgrundlage für spätere Schritte.
4.Clearing: Im Clearing-Schritt übernimmt der Metering Service die Abstimmung zwischen
Verbrauchern und Stromlieferanten. Dabei werden alle Abrechnungen konsolidiert, um eine
transparente und einheitliche Übersicht über Forderungen und Verbindlichkeiten zu
gewährleisten.
5.Debit: Abschließend erfolgt die Erfassung der Zahlungsströme durch den Metering Service,
indem die Zahlungen der Verbraucher verarbeitet und auf die Konten der Energieversorger
übertragen werden. Bei Bedarf werden Mahnverfahren oder Zahlungserinnerungen ausgelöst.
Architektur – Authentifizierung und Authorisierung
• Im STROMDAO EAF sind verschiedene Sicherheitsmechanismen enthalten wie
• Verifizierung der Zählerkennung
• Verifizierung des von Kunden übermittelten Tarifs, Abgleich mit Daten des EVU
• Verifizierung von Clearings
• Verifizierung und Verschlüsselung passiert via Digitaler Signaturen
• JSON-Web-Tokens (JWT) zur Signatur von Tarifinformationen und Clearing
• Übermittlung von Zählerständen inkl. JWT
• publicKey zur Verifizierung der JWT
Architektur – Authentifizierung und Authorisierung
• Verwendung von Self Sovereign Identities (SSI) für zusätzliche Ebene der
Benutzerkontrolle und Unabhängigkeit
• Jedes Subjekt hat Kontrolle über eigene Identität
• Keine Abhängigkeit von zentraler Autorität
• Jede Preisinformation wird als SSI behandelt
• Durch DIDs (dezentrale Identifikatoren) können alle SSI von jeder Stelle verifiziert werden
• Dadurch wird sichergestellt, dass bspw. Tarifinformationen unverfälscht und aus legitimer
Quelle sind
• SSIs schaffen Konsens, Transparenz und Vertrauen zwischen Stromkunden, EVU,
Messstellenbetreibern und anderen Parteien
Datenströme
Tarifgebende Stelle
EVU
Kunde
Verifizierende Stelle
EVU
Zähler
Fragt Tarif inkl. Signatur
an
Zählerstand
Sendet Zählerstand
inkl. Tarifinfo,
Zeitstempel und jwt-
Signatur an EVU
Verifizierende
Stelle prüft
Tarif
Verifizierende Stelle prüft
Signatur und übermittelt
Abrechnungsgrundlage
Abrechnende Stelle
EVU
Start
Agenda
1.Einleitung und Konzept
2.Produktdesign: Dynamischer Stromtarif
3.Praktische Demonstration
4.Monitoring und Analysen
5.Ergebnisse und Vergleiche
6.Kundenunabhängigkeit und API-Nutzung
7.Zusammenfassung
Besitzen Sie bereits einen konventionellen,
statischen Stromtarif?
Wir versprechen Ihnen, dass Sie innerhalb
einer Stunde, am Ende dieser Demonstration,
eine fertig aufgesetzte Systemumgebung
haben, die alles bietet, was Sie für einen
dynamischen Stromtarif benötigen. Geben Sie
mir das Versprechen und investieren Sie die
durch den Einsatz des STROMDAO EAF
eingesparte Zeit in das Design dieses neuen,
innovativen Stromprodukts. Nutzen Sie das
Potential des Energy Application Frameworks,
um Ihre Tariflandschaft aktiv zu gestalten und
Ihren Kunden Mehrwert zu bieten.
Let's innovate together!
#API first #Open-Source #Microservices
https://l.stromdao.de/eaf_gitpod
Design des Demoproduktes
Konfiguration
.env - TARIFF_SEGMENTS=3
.env – virtual_1=Niedertarif
…
Konfiguration
.env - DYNAMIC_SIGNAL=…
…
Die Preisdynamik ist in einer Funktion
gekapselt und kann individual angepasst
werden.
Erster Stromkunde
Das Settlement ist ein Prozessschritt bei der
Abrechnung eines dynamischen Stromtarifs, der zur
Abgrenzung der Verbrauchswerte aus den
übermittelten Zählerständen zu den Zeiträumen dient,
in denen ein bestimmter Preis gegolten hat.
Messstelle anlegen Beispieldaten einspielen
Operativer Betrieb des Stromproduktes
Ergebnis des maschinellen Lernens
Basierend auf Messwerte
Verbrauchsprofil aller Zähler
Operativer Betrieb des Stromproduktes
Settlement der letzten 24 Stunden
Wirtschaftliches Ergebnis
Endkunden Ansicht
„Mein Stadtwerk“
Vorlage einer Webanwendung für Stromkunden mit
Echtzeitdaten zu ihrer Messtelle.
Zusammenfassung
• API First Ansatz
• Flexibilität durch Microservices
• Modularer Einsatz der Komponenten
• Fokus auf Produktgestaltung statt Complexität in der
Tarifstruktur
• Beispiel für dynamischen Stromtarif
• Drei Preissegmente: Niedertarif, Mitteltarif, Hochtarif
• Preisgestaltung und Anpassungen über
Admininterface
• Automatisierte Zwischenabrechnung bei
Tarifänderungen
• Inbetriebnahme eines Zählpunktes
• Einfügen und Testen durch simulierte Daten
• Unabhängige Nutzung der Settlement-Microservices
für Flexibilität und Simulation
• Überwachung und Kontrolle
• Kritische KPIs und Lastprognosen auf der Startseite
• "Prediction" Microservice für Lastgangprognosen und
Abweichungsanalysen
• Wirtschaftliche Perspektive
• Verbesserung gegenüber statischen Tarifen auf
Basis von Echtzeit-Daten
• Kontinuierliche Optimierung und Anpassung durch
integriertes Monitoring
• Kundenerfahrung und Endkunden-App
• Progressive Web Application für innovative
Kundenschnittstelle
• Community-getriebene, fortwährende
Verbesserung der Nutzererfahrung
• Und…
• Modularität und wohl definierte API treiben
Innovation voran
• STROMDAO EAF verkürzt Implementierungszeiten
und ermöglicht Anpassungsfähigkeit
Vielen Dank!
Ihre Fragen?
STROMDAO GmbH
https://stromdao.de/
kontakt@stromdao.com

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  • 3. Variable Stromtarife Lastvariable, tageszeitabhängige oder dynamische und sonstige Stromtarife § 41a EnWG (1) Stromlieferanten haben, soweit technisch machbar und wirtschaftlich zumutbar, für Letztverbraucher von Elektrizität einen Tarif anzubieten, der einen Anreiz zu Energieeinsparung oder Steuerung des Energieverbrauchs setzt. Tarife im Sinne von Satz 1 sind insbesondere lastvariable oder tageszeitabhängige Tarife. Stromlieferanten haben daneben für Haushaltskunden mindestens einen Tarif anzubieten, für den die Datenaufzeichnung und -übermittlung auf die Mitteilung der innerhalb eines bestimmten Zeitraums verbrauchten Gesamtstrommenge begrenzt bleibt. (2) Stromlieferanten, die zum 31. Dezember eines Jahres mehr als 200 000 Letztverbraucher beliefern, sind im Folgejahr verpflichtet, den Abschluss eines Stromliefervertrages mit dynamischen Tarifen für Letztverbraucher anzubieten, die über ein intelligentes Messsystem im Sinne des Messstellenbetriebsgesetzes verfügen. Die Stromlieferanten haben die Letztverbraucher über die Kosten sowie die Vor- und Nachteile des Vertrags nach Satz 1 umfassend zu unterrichten sowie Informationen über den Einbau eines intelligenten Messsystems im Sinne des Messstellenbetriebsgesetzes anzubieten. Die Verpflichtung nach Satz 1 gilt ab dem 1. Januar 2022 für alle Stromlieferanten, die zum 31. Dezember eines Jahres mehr als 100 000 Letztverbraucher beliefern, und ab dem 1. Januar 2025 für alle Stromlieferanten. Quelle: https://www.gesetze-im-internet.de/enwg_2005/__41a.html [02.10.2023]
  • 4. Variable Stromtarife § 41a EnWG – Warum? …einen Anreiz zu Energieeinsparung oder Steuerung des Energieverbrauchs… • Synchronisation des Stromverbrauchs mit dem Angebot aus regenerativen Quellen • Strom vorrangig dann zu verbrauchen, wenn er aus erneuerbaren Energien zur Verfügung steht, sorgt für eine effizientere Nutzung der bereits getätigten Investitionen in die Energiewende. • Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz insgesamt erhöhen und so den ökologischen Fußabdruck unserer Gesellschaft zu reduzieren.
  • 5. Variable Stromtarife § 41a EnWG – Wie? …den Abschluss eines Stromliefervertrages mit dynamischen Tarifen für Letztverbraucher anzubieten, die über ein intelligentes Messsystem im Sinne des Messstellenbetriebsgesetzes verfügen… • Fernauslesbarkeit als Voraussetzung • Zählerdaten in 15 minütiger Auflösung (Profil) anstelle Standard-Lastprofil
  • 6. Aufgaben des EAF – Ziele • Unterstützung innovativer Tarifmodelle, um nachhaltiges Energieverhalten zu belohnen • Vereinfachung der Implementierung dynamischer Stromtarife bei EVU u.A. durch Containerisierung • Resiliente und vollständige Prozesskette von Zählerstandsmessung zur Abrechnung • Förderung der Implementierung dynamischer und nachhaltiger Energiemanagementsysteme bei Kunden • Skalierbarkeit und Modularität durch „API first“ Ansatz • Vereinfachte Systemwartung und -pflege durch Aufbau in Microservices
  • 7. Aufgaben des EAF – Grundlagen • Resiliente Prozesskette von Messung über Settlement und Clearing bis zur Abrechnung • Erweiterte Messfunktionen zur genauen Erfassung des Energieverbrauchs • Sichere Abrechnungsprozesse für präzise finanzielle Berechnungen • Dynamisches Tarifmanagement zur Anpassung der Preise basierend auf variablen Faktoren
  • 8. Aufgaben des EAF – Grundlagen •Darstellung der gemessenen Daten, Tarifdaten etc. für Kunden und EVU •Möglichkeit zur Administration und Abrechnung durch EVU •Erstellung von Lastgangprofilen auf EVU- und Messstellen-Ebene inkl. Vorhersage des Verbrauchs und der damit verbundenen Kosten •Möglichkeit zu Bilanzierung und Abrechnung
  • 9. Architektur – Prozess und Services Quelle: Eigene Darstellung auf Basis Jaeger UI • Rot markiert ist der Hauptprozessstrang • „api-metering“ sendet/erhält neue Zählerstände • EAF durchläuft mit diesen Informationen metering, settlement, clearing und debit • Verschiedene Abrufe der einzelnen Microservices auf bspw. • tariff für die Einteilung in Tarifsegmente, • price für die zugeordnete Preisfunktion oder • loadprofile für die Erstellung eines Lastprofils
  • 10. Architektur – Prozess und Services Quelle: Eigene Darstellung auf Basis Jaeger UI • Seit Erstellung der ersten Übersicht sind einige Services dazu gekommen • Versch. Models ergänzen die Darstellung der Daten • Balancing Funktion für Bilanzierung • Servicelandschaft wird im Laufe der Entwicklung weiter wachsen • Kernstrang bleibt erkennbar und gleich
  • 11. Architektur – Prozess und Services 1.Ablesung: Der Metering Service startet mit der präzisen Erfassung des Stromverbrauchs durch intelligente Zähler (Smart Meters), die kontinuierlich Echtzeitdaten über die Stromnutzung liefern. 2.Aufbereitung: Die erfassten Daten werden anschließend durch den Metering Service aufbereitet. Dies umfasst die Validierung, Konsolidierung und eventuell die Anreicherung der Daten, um sicherzustellen, dass sie korrekt und vollständig für die weiteren Prozessschritte vorliegen. 3.Settlement: Basierend auf den aufbereiteten Daten, führt der Metering Service die Abrechnung (Settlement) durch. Hier werden die dynamischen Tarife angewendet, und der tatsächliche Stromverbrauch zusammen mit den aktuellen Preisen ermittelt eine Berechnungsgrundlage für spätere Schritte. 4.Clearing: Im Clearing-Schritt übernimmt der Metering Service die Abstimmung zwischen Verbrauchern und Stromlieferanten. Dabei werden alle Abrechnungen konsolidiert, um eine transparente und einheitliche Übersicht über Forderungen und Verbindlichkeiten zu gewährleisten. 5.Debit: Abschließend erfolgt die Erfassung der Zahlungsströme durch den Metering Service, indem die Zahlungen der Verbraucher verarbeitet und auf die Konten der Energieversorger übertragen werden. Bei Bedarf werden Mahnverfahren oder Zahlungserinnerungen ausgelöst.
  • 12. Architektur – Authentifizierung und Authorisierung • Im STROMDAO EAF sind verschiedene Sicherheitsmechanismen enthalten wie • Verifizierung der Zählerkennung • Verifizierung des von Kunden übermittelten Tarifs, Abgleich mit Daten des EVU • Verifizierung von Clearings • Verifizierung und Verschlüsselung passiert via Digitaler Signaturen • JSON-Web-Tokens (JWT) zur Signatur von Tarifinformationen und Clearing • Übermittlung von Zählerständen inkl. JWT • publicKey zur Verifizierung der JWT
  • 13. Architektur – Authentifizierung und Authorisierung • Verwendung von Self Sovereign Identities (SSI) für zusätzliche Ebene der Benutzerkontrolle und Unabhängigkeit • Jedes Subjekt hat Kontrolle über eigene Identität • Keine Abhängigkeit von zentraler Autorität • Jede Preisinformation wird als SSI behandelt • Durch DIDs (dezentrale Identifikatoren) können alle SSI von jeder Stelle verifiziert werden • Dadurch wird sichergestellt, dass bspw. Tarifinformationen unverfälscht und aus legitimer Quelle sind • SSIs schaffen Konsens, Transparenz und Vertrauen zwischen Stromkunden, EVU, Messstellenbetreibern und anderen Parteien
  • 14. Datenströme Tarifgebende Stelle EVU Kunde Verifizierende Stelle EVU Zähler Fragt Tarif inkl. Signatur an Zählerstand Sendet Zählerstand inkl. Tarifinfo, Zeitstempel und jwt- Signatur an EVU Verifizierende Stelle prüft Tarif Verifizierende Stelle prüft Signatur und übermittelt Abrechnungsgrundlage Abrechnende Stelle EVU Start
  • 15. Agenda 1.Einleitung und Konzept 2.Produktdesign: Dynamischer Stromtarif 3.Praktische Demonstration 4.Monitoring und Analysen 5.Ergebnisse und Vergleiche 6.Kundenunabhängigkeit und API-Nutzung 7.Zusammenfassung Besitzen Sie bereits einen konventionellen, statischen Stromtarif? Wir versprechen Ihnen, dass Sie innerhalb einer Stunde, am Ende dieser Demonstration, eine fertig aufgesetzte Systemumgebung haben, die alles bietet, was Sie für einen dynamischen Stromtarif benötigen. Geben Sie mir das Versprechen und investieren Sie die durch den Einsatz des STROMDAO EAF eingesparte Zeit in das Design dieses neuen, innovativen Stromprodukts. Nutzen Sie das Potential des Energy Application Frameworks, um Ihre Tariflandschaft aktiv zu gestalten und Ihren Kunden Mehrwert zu bieten. Let's innovate together!
  • 16. #API first #Open-Source #Microservices https://l.stromdao.de/eaf_gitpod
  • 17. Design des Demoproduktes Konfiguration .env - TARIFF_SEGMENTS=3 .env – virtual_1=Niedertarif … Konfiguration .env - DYNAMIC_SIGNAL=… … Die Preisdynamik ist in einer Funktion gekapselt und kann individual angepasst werden.
  • 18. Erster Stromkunde Das Settlement ist ein Prozessschritt bei der Abrechnung eines dynamischen Stromtarifs, der zur Abgrenzung der Verbrauchswerte aus den übermittelten Zählerständen zu den Zeiträumen dient, in denen ein bestimmter Preis gegolten hat. Messstelle anlegen Beispieldaten einspielen
  • 19. Operativer Betrieb des Stromproduktes Ergebnis des maschinellen Lernens Basierend auf Messwerte Verbrauchsprofil aller Zähler
  • 20. Operativer Betrieb des Stromproduktes Settlement der letzten 24 Stunden Wirtschaftliches Ergebnis
  • 21. Endkunden Ansicht „Mein Stadtwerk“ Vorlage einer Webanwendung für Stromkunden mit Echtzeitdaten zu ihrer Messtelle.
  • 22. Zusammenfassung • API First Ansatz • Flexibilität durch Microservices • Modularer Einsatz der Komponenten • Fokus auf Produktgestaltung statt Complexität in der Tarifstruktur • Beispiel für dynamischen Stromtarif • Drei Preissegmente: Niedertarif, Mitteltarif, Hochtarif • Preisgestaltung und Anpassungen über Admininterface • Automatisierte Zwischenabrechnung bei Tarifänderungen • Inbetriebnahme eines Zählpunktes • Einfügen und Testen durch simulierte Daten • Unabhängige Nutzung der Settlement-Microservices für Flexibilität und Simulation • Überwachung und Kontrolle • Kritische KPIs und Lastprognosen auf der Startseite • "Prediction" Microservice für Lastgangprognosen und Abweichungsanalysen • Wirtschaftliche Perspektive • Verbesserung gegenüber statischen Tarifen auf Basis von Echtzeit-Daten • Kontinuierliche Optimierung und Anpassung durch integriertes Monitoring • Kundenerfahrung und Endkunden-App • Progressive Web Application für innovative Kundenschnittstelle • Community-getriebene, fortwährende Verbesserung der Nutzererfahrung • Und… • Modularität und wohl definierte API treiben Innovation voran • STROMDAO EAF verkürzt Implementierungszeiten und ermöglicht Anpassungsfähigkeit
  • 23. Vielen Dank! Ihre Fragen? STROMDAO GmbH https://stromdao.de/ kontakt@stromdao.com