Was jeder CPO über OpenADR wissen muss

Auf dem Weg der Energiebranche in eine sauberere Zukunft werden neue intelligente Lösungen gebraucht, um den zunehmend schwankenden Erzeugungsmix zu steuern. Damit Energie bezahlbar und die Versorgung sicher bleibt, müssen Energieversorger Branchenstandards nutzen, um die wachsende Zahl dezentraler Energieressourcen (DER) zu managen. Elektrofahrzeuge können als dezentrale Energieressource dienen und damit Teil eines größeren Ökosystems werden, neben dezentraler erneuerbarer Erzeugung, Demand Response und Energiespeichern, die zentrale Merkmale des künftigen Energiesystems sein werden.
Für Ladestationsbetreiber (CPOs) ist OpenADR der einfachste Weg, an Demand-Response-Programmen teilzunehmen.

Was ist Demand Response?

Demand Response ist ein System, mit dem Netzbetreiber das Stromnetz in Spitzenzeiten entlasten. Demand Response (DR) senkt den Stromverbrauch gezielt als Reaktion auf die Netzbedingungen, etwa auf Preise, finanzielle Anreize oder Vorgaben des Energieversorgers, um eine zuverlässige Versorgung zu sichern und hohe Strompreise zu vermeiden. So wird das Stromnetz effizienter, und die Kosten der Stromversorgung sinken.

Arten von Demand-Response-Programmen

Demand Response beruht auf zwei Hauptmechanismen: preisbasierten Programmen, die Verbraucher über Preissignale und Tarife zur Verlagerung ihres Verbrauchs bewegen, und anreizbasierten Programmen, die Flexibilität über direkte Zahlungen an Verbraucher vergüten, die ihren Bedarf im Rahmen eines nachfrageseitigen Programms verlagern. Energieversorger und Kommunen erkennen zunehmend, dass es günstiger ist, Kunden dafür zu bezahlen, ihren Verbrauch zeitweise über DR-Programme zu senken, als Infrastruktur und ausreichende Erzeugungs- und Übertragungskapazitäten für die steigende Nachfrage aufzubauen.

• Zeitvariable Tarife (Time of Use): Der Strompreis ist in Spitzenzeiten höher und außerhalb der Spitzenzeiten niedriger.
• Critical Peak Pricing: Ähnlich wie zeitvariable Tarife, bezieht sich aber auf einige wenige Spitzentage im Jahr statt auf Spitzenzeiten im Tagesverlauf.
• Echtzeitpreise: Kunden zahlen Großhandelspreise für Strom, die je nach Angebot und Nachfrage schwanken und Anreize schaffen, bei hohen Preisen Strom zu sparen.
• Kapazitätsauktionsprogramm (Capacity Bidding): Bietet Kunden im Einzel- und Großhandel verschiedene Möglichkeiten, Vergütungen zu erhalten, wenn sie ihren Energieverbrauch auf Anforderung des Energieversorgers senken.
• Fast DR Dispatch (Fast DR) / Programm für Systemdienstleistungen: Zahlt Kunden Anreize, wenn sie ihre Last bei einem Demand-Response-Notfallereignis anpassen.
• DR-Programm für das private EV-Laden: Die Kosten für das Laden von Elektrofahrzeugen werden angepasst, um Verbrauchsmuster zu verlagern.
• Echtzeitpreisprogramm für öffentliches Laden: Der Preis für das Laden am Arbeitsplatz oder an öffentlichen Ladestationen richtet sich nach den Stromkosten.

Die Herausforderung bei Demand Response

Ein standardisiertes DR-Programm gibt es nicht. Jedes Programm erfordert daher einen erheblichen Integrationsaufwand und wird auf die strukturellen und regulatorischen Anforderungen seiner Region zugeschnitten. Diese Vielfalt bremst den Ausbau von DR-Programmen. Energieversorger brauchen standardisierte Vorlagen für DR-Programmmodelle, die sie an ihre eigene Umsetzung anpassen können, damit Kunden leichter teilnehmen können.

Um dieses Problem zu lösen, wurde im Oktober 2012 eine Kooperationsinitiative für Open Automated Demand Response gegründet und später die zugehörige OpenADR Alliance. Sie hat Demand Response und dezentrale Energieressourcen standardisiert, automatisiert und vereinfacht, um die wachsende Energienachfrage kosteneffizient zu steuern.

Was ist OpenADR?

OpenADR bietet eine offene, standardisierte Demand-Response-Schnittstelle, über die Stromanbieter DR-Signale in einer gemeinsamen Sprache und über bestehende Kommunikationswege wie das Internet direkt an ihre Kunden senden können. 

OpenADR ist ein Protokoll für den Nachrichtenaustausch zwischen zwei Hauptakteuren: VTN und VEN. Die gesamte Kommunikation findet zwischen einem VTN und einem oder mehreren VENs statt.

OpenADR legt klar fest, wie sich die Beteiligten beim Austausch von Informationen zu DR-Ereignissen verhalten. Energieversorger erhalten damit einen standardisierten Weg, schnelle, zuverlässige und sichere Preis- und Ereignisnachrichten an unterschiedlichste Anlagen beim Kunden zu senden, etwa an Solaranlagen auf dem Dach, Energiespeicher vor Ort, Ladestationen für Elektrofahrzeuge und Energiemanagementsysteme. Außerdem unterstützt OpenADR die Kommunikation mit allen dezentralen Energieressourcen (DER), um Änderungen von Lastprofil, Energieeinspeisung und Leistungsmerkmalen von DER-Anlagen zu steuern.

OpenADR-2.0-Profile

Die OpenADR Alliance hat mehrere Profile definiert, um unterschiedliche Geräte für verschiedene Anwendungen abzudecken.

• Das Profil OpenADR 2.0a ist für einfache Geräte (Thermostate, elektrische Warmwasserbereiter usw.) mit begrenzter Rechen- und Speicherkapazität gedacht. Da Energieversorger ihre Programme verfeinern und komplexere Logiken zur Lastverschiebung schaffen möchten, wird die Mehrheit der Programme OpenADR 2.0b erfordern.

• Das Profil OpenADR 2.0b ist für vollwertige OpenADR-Server und -Clients gedacht. OpenADR 2.0b enthält eine umfangreiche Liste von Befehlen. Für eine OpenADR-Zertifizierung müssen VEN und VTN alle Befehle beherrschen, auch wenn die große Mehrheit der Programme nur einen Teil davon nutzt.

• Das Profil OpenADR 2.0c ist für die Kommunikation im Großhandelsmarkt zwischen ISO/RTO, Aggregatoren und Energieversorgern gedacht, ist aber noch nicht fertiggestellt.

Im folgenden Video erhalten Sie einen Überblick über OpenADR und eine praktische Demonstration seiner Funktionsweise.

Vorteile von OpenADR 

• Höhere Netzzuverlässigkeit: Bietet eine standardisierte Infrastruktur für DR-Kommunikation und -Signale, mit der Energieversorger und Aggregatoren die wachsende Energienachfrage und die dezentrale Energieerzeugung kosteneffizient steuern.
• Dämpft Spitzenpreise: Hilft Gewerbe- und Industriekunden, die Auswirkungen von Critical-Peak-Pricing-Ereignissen (CPP) abzufedern.  
• Technologieunabhängig: Lässt sich einfach mit bestehenden Protokollen und Systemen nutzen.
• Bietet Anreize für Kunden: Motiviert Kunden zur Teilnahme an vollautomatisierten Demand-Response-Systemen.  
• Mehr geschäftliche Flexibilität: Funktioniert mit einer Vielzahl von Produkten in gewerblichen Energiemanagementsystemen. 

OpenADR und EV-Laden

Mit der Kombination der Protokolle OpenADR und OCPP machen Sie Elektrofahrzeuge zu Demand-Response-Ressourcen, die das Netz ausgleichen können. Eine der wichtigsten Verbesserungen in OCPP 1.6 und 2.0 ist die native Unterstützung für Smart Charging. In Verbindung mit Smart Charging sind Elektrofahrzeuge leistungsfähiger und flexibler als jedes andere Endgerät am Stromnetz. 

Während OpenADR für den Austausch von Signalen zuständig ist, konzentriert sich OCPP auf die Steuerung: Betreiber können ihre Ladestationen aus der Ferne überwachen und die Nutzung autorisieren. Beide Protokolle müssen zusammenspielen, um das eigentliche Ziel zu erreichen: Energieversorgern beim Aufbau eines Smart-Charging-Ökosystems zu helfen, das das Netzmanagement verbessert, die Energieeffizienz steigert und die Kosten für den Ausbau senkt.

So binden Sie Ladestationen an OpenADR an

Um Ladestationen im Rahmen von OpenADR zu nutzen, muss sich der Ladestationsbetreiber mit einer Partei einigen, die die Stationen als Demand-Response-Ressourcen steuern möchte. Sind die Bedingungen geklärt, gibt es zwei Wege, Ladestationen an OpenADR anzubinden:

1. Jede Ladestation wird beim OpenADR-Server Virtual Top Node registriert;

2. Der OCPP-Zentralserver registriert sich beim OpenADR-Server Virtual Top Node (VTN) als OpenADR Virtual End Node (VEN) und bündelt die teilnehmenden Ladestationen.

Im zweiten Szenario übersetzt der OCPP-Zentralserver die OpenADR-Ereignissignale in gültige OCPP-Nachrichten für Smart Charging und sendet sie an die betreffenden Ladestationen im Netzwerk. 

Sehen wir uns einige reale Anwendungen von OpenADR beim EV-Laden an. Der OpenADR-Standard eignet sich ideal für Preissignale, sodass Energieversorger Strom in Zeiten knapper Leistung einfach teurer anbieten können. Kunden können dann entweder das Laden verschieben, wenn das Netz stark belastet ist, oder sich dafür vergüten lassen, dass sie die Last senken und später günstiger laden. Außerdem kann das Netz mit OpenADR den Stromverbrauch der Ladestation anhand veränderter Netzbedingungen oder eines über OpenADR übermittelten Preissignals optimieren und steuern. 

Erste Schritte mit OpenADR

Klar ist: Der Zuwachs an Elektrofahrzeugen wird die Dekarbonisierung des Verkehrssektors beschleunigen. Ebenso klar ist inzwischen, dass Elektrofahrzeuge auf drei Arten zu einem wesentlichen Teil des Stromsystems werden können:

• Sie erhöhen den Anteil erneuerbarer Energiequellen am Strommix.
• Sie speichern überschüssigen Strom aus erneuerbaren Quellen.
• Sie geben Systembetreibern Zugriff auf die Flexibilität der Fahrzeugbatterien, damit Angebot und Nachfrage jederzeit im Gleichgewicht sind.

Neue Technologien und Standards werden Verbraucher in die Lage versetzen, die Flexibilität von Elektrofahrzeugen zu nutzen. OpenADR entwickelt sich zum meistgenutzten Standard für DR-Programme von Energieversorgern und im Großhandelsmarkt. Kunden profitieren von mehr Produkten verschiedener Anbieter und von der Möglichkeit, an mehreren DR-Programmen teilzunehmen, die sie für ihre Reaktion auf Leistungsschwankungen belohnen.

Die EV-Ladeplattform von AMPECO ist offiziell OpenADR-zertifiziert. Damit können Ladestationsbetreiber, vor allem in den USA, neue Anwendungen für dynamische Preise, die Einbindung erneuerbarer Energien und Systemdienstleistungen erschließen.