Energiezellen

Defi­ni­ti­on Energiezellen

von der Umge­bung abge­grenz­tes und gleich­zei­tig über Schnitt­stel­len ver­bun­de­nes Sys­tem aus Kom­po­nen­ten einer Ener­gie­infra­struk­tur (1) ver­schie­de­ner Ener­gie­for­men (2) sowie auch wei­te­rer Infra­struk­tu­ren der Kom­mu­ni­ka­ti­on und Logis­tik, deren Funk­tio­nen ein auto­no­mes Zel­len­ma­nage­ment (3) mit Opti­mie­rung von Ange­bot und Nach­fra­ge im Sys­tem über alle vor­han­de­nen Ener­gie­for­men in Ver­bin­dung mit dem Aus­tausch von Pro­duk­ten und Dienst­leis­tun­gen über bidi­rek­tio­na­le Flüs­se von Ener­gie, Stof­fen und Infor­ma­ti­on zu phy­si­ka­li­schen Nach­bar­zel­len sowie zu nicht lokal defi­nier­ten vir­tu­el­len Markt­zel­len (4) ermöglichen

Quel­le

C/sells, von VDE ETG/ITG AK Ener­gie­ver­sor­gung 4.0 abge­lei­te­te und erwei­ter­te Definition

Eng­li­sches Glossar

ener­gy cells

Abkür­zung

kei­ne

Bemer­kung

(1) z.B. zur Ener­gie­infra­struk­tur zäh­len alle Kom­po­nen­ten (Assets: Schicht A), die zur Wand­lung von Ener­gie, zu Trans­port und Ver­tei­lung sowie zur Spei­che­rung ein­ge­setzt werden.
(2) Ener­gie­for­men umfas­sen u.a. Elek­tri­zi­tät, Gas, Wär­me und Ener­gie­trä­ger für Mobilität.
(3) Zum Zel­len­ma­nage­ment zäh­len Anwen­dungs­kom­po­nen­ten der Sys­tem­nut­zer (Schicht D), Betriebs­füh­rung- und Leit­tech­nik­kom­po­nen­ten (Schicht C) sowie Digi­ta­li­sie­rungs­kom­po­nen­ten (Schicht B) mit Infor­ma­ti­ons- und Unter­stüt­zungs­funk­tio­nen (Basis­kom­po­nen­ten), Mess- und Steu­er­ein­rich­tun­gen (Zugriffs­kom­po­nen­ten) sowie gesi­cher­te Kommunikationskomponenten
(4) Infra­struk­tur­zel­len kön­nen zu umfas­sen­de­ren Infra­struk­tur­zel­len ver­bun­den wer­den. Es gibt somit Zel­len auf der glei­chen Stu­fe sowie auf über­ge­la­ger­ten und unter­la­ger­ten Stufen.

Bezie­hun­gen

• Ener­gie­zel­len hat Oberbegriff intel­li­gen­tes Energiesystem

Wei­te­re Erläu­te­run­gen zum Begriff

Hin­ter­grün­de und Motivation

Mit dem Begriff der Ener­gie­zel­le las­sen sich ein­ge­bet­te­te intel­li­gen­te Ener­gie­sys­te­me zusätz­lich zum Ener­gie­sys­tem­ver­bund zu umfas­sen­de­ren intel­li­gen­ten Ener­gie­sys­te­men orga­ni­sie­ren. Ener­gie­zel­len einer Stu­fe (n‑1) wer­den dabei auf Basis des neu­en Attri­buts zur Ver­bin­dung der bei­den Sys­te­me zu einer umfas­sen­de­ren Ener­gie­zel­le der n‑ten Stu­fe gebündelt.

Dabei stel­len Netz­wer­ke oder sons­ti­ge Ener­gie­trä­ger die Ver­bin­dung zwi­schen den Schnitt­stel­len der Sys­te­me her. Leit­tech­nik- / Betriebs­füh­rungs­sys­te­me der Zel­le n‑ter-Stu­fe orga­ni­sie­ren die Zel­len der (n‑1)-ten Stu­fe. Da meh­re­re zusam­men­ge­setz­te Sys­te­me sich wie­der­um zu einem umfas­sen­de­ren Sys­tem zusam­men­set­zen las­sen, ist die­se Ket­te ein­ge­bet­te­ter Sys­te­me rekur­siv belie­big fortsetzbar.

Bei­spiels­wei­se kann ein Gebäu­de als Ener­gie­zel­le Auto­no­mie ermög­li­chen und sich trotz­dem in die Ener­gie­zel­le eines Stadt­quar­tie­res und die­ses wie­der­um in die Ener­gie­zel­le der Stadt ein­ord­nen, das wie­der­um zur natio­na­len Ener­gie­zel­le im euro­päi­schen Ver­bund­sys­tem gehört.

Die­se hori­zon­tal (Ener­gie­sys­tem­ver­bund) und ver­ti­kal (Sys­tem aus Sys­te­men) orga­ni­sier­te Ver­bin­dung aus Ener­gie­zel­len wird als Ener­gie­or­ga­nis­mus bezeich­net. Ein der­ar­ti­ges mehr­stu­fi­ges Gesamt­sys­tem besteht aus Ener­gie­zel­len n‑ter Stu­fe, die jeweils aus Ener­gie­zel­len (n‑1)-ter Stu­fe durch Hin­zu­fü­gen neu­er Attri­bu­te zusam­men­ge­setzt werden.

Das zel­lu­la­re Ener­gie­sys­tem beschreibt somit eine Sys­tem­ar­chi­tek­tur zum Auf­bau einer frak­ta­len Struk­tur aus Infra­struk­tur­zel­len mit ener­gie­be­zo­ge­nen Kom­po­nen­ten, die sowohl aus hori­zon­ta­len Ver­bün­den von Infra­struk­tur­zel­len (Ener­gie­zel­len) als auch aus einem n‑stufigen Sys­tem ein­bet­ten­der Zel­len besteht, wobei jede Ener­gie­zel­le wie­der­um ein abge­grenz­tes intel­li­gen­tes Ener­gie­sys­tem bil­det, das durch eine zusätz­li­che Aus­stat­tung mit auto­no­men Ener­gie­zel­len­ma­nage­ment den Ener­gie­aus­gleich inner­halb der jewei­li­gen Zel­le und auch den Aus­tausch von Ener­gie und Infor­ma­ti­on zu Pro­duk­ten und Dienst­leis­tun­gen mit Nach­bar­zel­len ermög­licht und somit eine Art Ener­gie­or­ga­nis­mus in par­al­le­ler Orga­ni­sa­ti­on von Sys­tem­ag­gre­ga­ten und Sys­te­men aus Sys­te­men bildet.

Bei­spiel­struk­tur für Energieorganismus

Um dies durch ein Bei­spiel zu ver­deut­li­chen, wird eine mög­li­che frak­ta­le Struk­tur aus Ener­gie­zel­len ent­spre­chend nach­fol­gen­der Abbil­dung dargestellt.

Nano­en­er­gie­sys­te­me:

Ein­zel­ne Teil­sys­te­me (Anla­gen­ver­bün­de, Woh­nun­gen, Gewer­be­ein­hei­ten) in Gebäu­den, deren Kom­po­nen­ten durch Net­ze mit­ein­an­der und über Schnitt­stel­len zur Umwelt ver­bun­den sind

Mikro­en­er­gie­sys­te­me:

Gebäu­de, deren Kom­po­nen­ten durch Gebäu­den­et­ze mit­ein­an­der und über Schnitt­stel­len zur Umwelt ver­bun­den sind

Meso­en­er­gie­sys­te­me:

Area­le und Quar­tie­re, deren Kom­po­nen­ten durch Are­al­net­ze mit­ein­an­der und über Schnitt­stel­len zur Umwelt ver­bun­den sind

Makro­en­er­gie­sys­te­me:

Städ­te und Ort­schafts­ver­bün­de, deren Kom­po­nen­ten durch Ver­tei­lungs­net­ze mit­ein­an­der und über Schnitt­stel­len zur Umwelt ver­bun­den sind

Super­ener­gie­sys­te­me:

Regio­nen, Staa­ten und Staa­ten­ver­bün­de, deren Kom­po­nen­ten durch Ver­tei­lungs- und Über­tra­gungs­net­ze mit­ein­an­der und über Schnitt­stel­len zur exter­nen Umwelt ver­bun­den sind

Ver­wei­se

[BMWi2014] Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirt­schaft und Ener­gie: „Moder­ne Ver­tei­ler­net­ze für Deutsch­land“ (Ver­tei­ler­netz­stu­die). Abschluss­be­richt. Stu­die im Auf­trag des BMWi. Ber­lin, 12. Sep­tem­ber 2014

[BKN2009] B. Buch­holz, A. Kiessling, D. Nest­le: Indi­vi­du­al cus­to­mers” influence on the ope­ra­ti­on of vir­tu­al power plants. Power & Ener­gy Socie­ty Gene­ral Mee­ting 2009. PES ’09, IEEE, Cal­ga­ry, 26–30 July 2009. ISSN: 1944–9925; Print ISBN: 978–1‑4244–4241‑6. Digi­tal Object Iden­ti­fier: 10.1109/PES.2009.5275401

[Csells2015] Smart Grids-Platt­form Baden-Würt­tem­berg e.V. (Ver­bund­ko­or­di­na­ti­on): C/sells — Groß­flä­chi­ges Schau­fens­ter im Solar­bo­gen Süd­deutsch­lands. Pro­jekt­skiz­ze im Rah­men der För­der­initia­ti­ve „Schau­fens­ter Intel­li­gen­te Ener­gie – Digi­ta­le Agen­da für die Ener­gie­wen­de“ (SINTEG) des Bun­des­mi­nis­te­ri­ums für Wirt­schaft und Ener­gie (BMWi). Stutt­gart, Mai 2015

[DIGR2016] Digi­tal Grid — The “Inter­net of Ener­gy”: http://www.digitalgrid.org/en/ abge­ru­fen am 23.11.2016

[EY2013] Ernst & Young: Kos­ten-Nut­zen-Ana­ly­se für einen flä­chen­de­cken­den Ein­satz intel­li­gen­ter Zäh­ler. End­be­richt. Stu­die im Auf­trag des Bun­des­mi­nis­te­ri­ums für Wirt­schaft und Tech­no­lo­gie. Ber­lin, Juli 2013

[IZES2009] Ver­ant­wort­li­cher Kon­sor­ti­al­part­ner: IZES, Mit­wir­ken­de Kon­sor­ti­al­part­ner: Prof. U. Leprich, Gün­ther Frey, Eva Hau­ser (IZES); Prof. A. Jun­ker; C. Hell (Dorn­bach & Part­ner), U. Rosen (BET): Ergeb­nis­stu­die E‑Ener­gy-Pro­jekt Modell­stadt Mann­heim (moma), Arbeits­schritt 1.4 – Geschäfts­mo­del­le und Vor­schlä­ge zu aus­ge­wähl­ten Busi­ness Cases. erschie­nen in moma. Mann­heim 15.12.2009

[Kies2015] Kieß­ling, Andre­as (Hrsg.); Hart­mann, Gun­nar: Ener­gie zyklisch den­ken. Etwa 130 S., E‑Book (Ama­zon). Lei­men ISBN 978–3‑00–047441‑5. https://www.amazon.de/Energie-zyklisch-denken-Andr…

[OLEV2016] Effek­ti­vi­tät, Effi­zi­enz. Online-Ver­wal­tungs­le­xi­kon: http://www.olev.de/e/effekt.htm abge­ru­fen am 15.11.2016

[moma1201] Ver­ant­wort­li­cher Kon­sor­ti­al­part­ner: IZES; Mit­wir­ken­de Kon­sor­ti­al­part­ner: IZES: Klann, Uwe; Leprich, Uwe; PPC: Begas­se, Simon; Mül­ler, Chris­ti­ne; Wol­ski, Tho­mas; MVV: Kieß­ling, Andre­as; IWUS: Jun­ker, A.; Dorn­bach & Part­ner: Hell, C.; E‑Ener­gy-Pro­jekt Modell­stadt Mann­heim (moma), Arbeits­schritt 1.8 – Stu­die zu Wirt­schafts­per­spek­ti­ven, 10.01.2012

[PEF2016] Pro­g­nos, Ener­gie Cam­pus Nürn­berg, Fried­rich-Alex­an­der Uni­ver­si­tät Erlan­gen-Nürn­berg: Dezen­tra­li­tät und zel­lu­la­re Opti­mie­rung – Aus­wir­kun­gen auf den Netz­aus­bau­be­darf. Stu­die im Auf­trag der N‑ERGIE Akti­en­ge­sell­schaft. Ber­lin und Nürn­berg. 7. Okto­ber 2016

[RELE2013] Rei­ner Lemoi­ne Insti­tut: Ver­gleich und Opti­mie­rung von zen­tral und dezen­tral ori­en­tier­ten Aus­bau­pf­a­den zu einer Strom­ver­sor­gung aus Erneu­er­ba­ren Ener­gien in Deutsch­land. Stu­die im Auf­trag von Hale­aka­la Stif­tung, 100 Pro­zent Erneu­er­bar Stif­tung, Bun­des­ver­band mit­tel­stän­di­sche Wirt­schaft. Ber­lin. 21. Okto­ber 2013

[VDE2015] VDE – ETG Task Force Grund­sätz­li­che Aus­le­gung neu­er Net­ze: Posi­ti­ons­pa­pier – Der zel­lu­la­re Ansatz, Grund­la­ge einer erfolg­rei­chen, regio­nen­über­grei­fen­den Ener­gie­wen­de. VDE-ETG-Stu­die. Hrsg. vom VDE-Ver­lag. Frank­furt 06/2015

[AA-Tem­p­la­te] Mus­ter für Begriffs­de­fi­ni­tio­nen im Wiki­Ener­gy für den Blog “Ener­gie­zel­len — Doku­men­ta­ti­on der Ener­gie­wen­de” von Andre­as Kießling