ED 01/13 Die 1.000-Watt Lösung von Köln (S.17) ED 04/13 Zählertausch: Großbritannien wird smart (S.23)

Dynamische Strompreise und Lastmanagement

Erfahrungen und Perspektiven

(22. August 2006)

von Dr. T. Morovic, R. Pilhar und Dr. W. Möhring-Hüser

Quelle: http://www.iset.uni-kassel.de/public/kss97/13.html

Forschungsgesellschaft für umweltschonende Energieumwandlung und -nutzung mbH
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1. Einleitung

Ziel des hier beschriebenen Projektes war es, eine kostenorentierte Preisbildung, bei der die sich ständig ändernden Grenzkosten der Stromversorgung unmittelbar widergespiegelt werden, zu entwickeln und in einem Feldversuch mit Haushaltskunden zu erproben. Im Zeitraum von Dezember 1992 bis Dezember 1994 wurden eine lastabhängige Echtzeit-Preisbildung einschließlich der dazu notwendigen technischen Komponenten entwickelt und der Feldversuch vorbereitet. Das entwickelte Preissystem wurde als "Eckernförder Tarif" von August 1994 bis Ende 1996 von rund tausend zufällig ausgewählten Haushalten der Stadt Eckernförde in Schleswig-Holstein getestet. Mit diesem Feldversuch wurden folgende Ziele verfolgt:

  • Testen der für die Realisierung des entwickelten Preisbildungssystems eingesetzten, zum Teil neu entwickelten Geräte hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit und Handhabbarkeit.
  • Entwicklung und Demonstration der Abrechnung eines dynamischen Tarifs.
  • Analyse und Bewertung der Preisverläufe, die sich bei dem entwickelten Preisbildungsverfahren im Laufe eines Jahres ergeben.
  • Bestimmung der Wirkung des Eckernförder Tarifs auf das zeitliche Stromnachfrageverhalten von Haushalten.
  • Ermittlung der Akzeptanz des Eckernförder Tarifs und der haushaltsspezifischen Hemmnisse für eine optimale Nutzung des Tarifs.
  • Ermittlung der finanziellen Auswirkungen des Eckernförder Tarifs bei den Haushalten.

1. Komponenten des Versuches

1. Vorgehensweise und Ablauf

Der Versuch wurde bei rund 1.000 Tarifkunden der Stadtwerke durchgeführt. Die Versuchsteilnehmer waren jeweils sämtliche Haushalte mit Drehstromzählern in sieben räumlich und versorgungstechnisch abgegrenzten Gebieten, die jeweils über eine Transformatorenstation versorgt werden. Mit diesem Vorgehen sollte der Tarif unter realistischen und verallgemeinerbaren Bedingungen getestet werden, also nicht nur mit interessierten, freiwilligen Teilnehmern. Weiter soll damit ein Spektrum von unterschiedlichen Verbrauchern in den Versuch einbezogen werden, also nicht nur Verbraucher mit einem besonders hohen Verbrauch, wie dies in anderen Versuchen häufig der Fall ist. Die Untersuchung der Reaktion der Versuchsteilnehmer auf den Eckernförder Tarif erfolgte im wesentlichen auf der Grundlage ihrer gemessenen Lastverläufe.

Bei der Anzahl von 1.000 Versuchsteilnehmern war die Messung von Lastgängen in jedem einzelnen Haushalt von vornherein aus Kostengründen ausgeschlossen, daher wurden die Summenlastgänge in den Transformatorstationen der Versuchsgebiete gemessen.

Die meßtechnische Untersuchung der Reaktion der Teilnehmer auf den lastvariablen Tarif erfolgte als Längsschnittuntersuchung, d. h., die zu untersuchende Gruppe wird in zeitlich nacheinander liegenden Phasen betrachtet. Da hierbei eine vollständige Vorlaufphase von einem Jahr betrachtet werden muß, um saisonale Effekte feststellen zu können, wurde bereits über ein Jahr vor Beginn der Testphase mit den Lastmessungen in den ausgewählten Versuchsgebieten begonnen.

Meßergebnisse während der Testjahre 1995 und 1996 wurden mit diesen Vorlaufmessungen verglichen. Zur Ergänzung der Meßdatenauswertung wurden sozialwissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt. Eine erste Kurzbefragung zur Erhebung haushaltsstruktureller Daten wurden 1993 bei allen Haushalten der Testgebiete durchgeführt. Die Teilnehmer am Feldversuch wurden im Oktober 1995 und im Februar 1997 schriftlich befragt. Im November 1996 wurde ein Teil der Teilnehmer interviewt. Die Ergebnisse des ersten Testjahres wurden in einem Zwischenbericht dargelegt.

2. Haushaltsstruktur der Teilnehmer

Zusammenfassend können die Teilnehmerhaushalte der einzelnen Versuchsgebiete bezüglich der erhobenen haushaltsstrukturellen Daten folgendermaßen charakterisiert werden:

Gebiet 1: Bei vorwiegend Einfamilienhäusern überwiegen Ein- und Zweipersonenhaushalte. Die Elektrogeräteausstattung ist insgesamt hoch. In fast allen Haushalten ist tagsüber jemand zu Hause, und die Hausarbeit wird in den meisten Fällen vormittags und am Wochenende erledigt.

Gebiet 2: Bei vorwiegend Einfamilienhäusern überwiegen Ein- und Zweipersonenhaushalte. Die Elektrogeräteausstattung ist insgesamt hoch. In fast allen Haushalten ist tagsüber jemand zu Hause, und die Hausarbeit wird vorwiegend am Vormittag und am Wochenende erledigt.

Gebiet 3: Bei einem hohen Anteil an Wohnungen in Mehrfamilienhäusern gibt es in etwa gleich viele kleine und große Haushalte. Bei der Ausstattung mit Elektrogeräten ist einerseits ein überdurchschnittlicher Anteil von Haushalten mit hoher Geräteausstattung (> 20 Geräte) sowie mit geringer Geräteausstattung (bis 10 Geräte) festzustellen. In über einem Viertel der Haushalte ist tagsüber niemand zu Hause. Die Hausarbeit wird vorwiegend am Wochenende erledigt.

Gebiet 4: Bei einem hohen Anteil an Einfamilienhäusern ist der Anteil an großen Haushalten sehr groß. Die Ausstattung mit Elektrogeräten ist hoch. In der überwiegenden Anzahl von Haushalten (84 %) ist tagsüber jemand zu Hause. Die Hausarbeit wird vorwiegend am Vormittag und am Wochenende erledigt.

Gebiet 5: Bei einem hohen Anteil von Wohnungen in Mehrfamilienhäusern überwiegt der Anteil kleiner Haushalte. Die Ausstattung mit Elektrogeräten ist mittelhoch, wobei insbesondere der Anteil an Geschirrspülern und Wäschetrocknern relativ niedrig ist. In fast einem Drittel aller Haushalte ist tagsüber niemand zu Hause. Die Hausarbeit wird vorwiegend am Vormittag und am Wochenende gemacht. Der Anteil der Haushalte mit unregelmäßigen Zeiten für die Hausarbeit ist ist in diesem Gebiet überdurchschnittlich hoch.

Gebiet 6: Bei einem in etwa gleichen Anteil von Wohnungen in Ein- und in Mehrfamilienhäusern sind auch die Anteile kleiner und großer Haushalte fast gleich. Die Ausstattung mit Elektrogeräten ist mittelhoch. In der überwiegenden Anzahl von Haushalten (83 %) ist tagsüber jemand zu Hause. Trotzdem wurde angegeben, daß die Hausarbeit vorwiegend am Wochenende gemacht wird.

Gebiet 7: Bei vorwiegend Wohnungen in Mehrfamilienhäusern überwiegen die kleinen Haushalte. Die Ausstattung mit Elektrogeräten ist im Vergleich mit den anderen Gebieten gering. In über einem Viertel der Haushalte ist tagsüber niemand zu Hause. Die Hausarbeit wird überwiegend vormittags erledigt.

3. Preisbildung

Grundlage für die Ermittlung der Preisfunktion als Voraussetzung für die Ausgestaltung des dynamischen Tarifs ist die volkswirtschaftliche Theorie des peakload-pricing. Nach dieser Theorie richtet sich die Preisfunktion nach dem Grenzkostenverlauf in der Stromproduktion. Der Eckernförder Tarif wurde zunächst als eingliedriger Tarif konzipiert, um ihn jedoch mit dem Einfachtarif der Stadtwerke Eckernförde vergleichen zu können, wurde er ebenfalls als ein zweigliedriger Tarif gestaltet mit einem Leistungspreis von 60,- DM und dem variablen Arbeitspreis.

Die Darstellung des Arbeitspreises erfolgt zum einen als absoluter Wert in DM/kWh und zum anderen als relativer Wert, der Stromwert genannt wird und dessen Bezugsgröße der Arbeitspreis des Einfachtarifs von netto 23,6 Pf/kWh ist. Als Minimalpreis wurde die Hälfte des Arbeitspreises des Einfachtarifs festgelegt (Stromwert 0,5) und als Maximalpreis das 3fache. Damit beträgt die untere Preisgrenze 11,8 Pf/kWh und die obere Preisgrenze 70,8 Pf/kWh (netto).

Die Preisberechnung, die vom Leitsystem (PC) automatisch durchgeführt wird, besteht also zum einen in der Aufstellung der aktuellen Preisfunktion, mit der dann zum zweiten für einen bestimmten Zeitraum solange die variablen Arbeitspreise berechnet werden, bis eine neue Preisfunktion gültig ist, mittels der dann die Preisberechnung erfolgt.

4. Preisübermittlung

Für die Übertragung der Preisinformation wird die Rundsteuersignaltechnik mittels Tonfrequenzsignalen eingesetzt, das Übertragungsmedium ist das bestehende Stromnetz. Dabei erfolgt die Verschlüsselung der Informationen - also der Preise - in Form der zeitlichen Abstände von einzelnen Tonfrequenzsignalen voneinander. In Empfängergeräten sorgt die entsprechend programmierte Mikroelektronik dafür, daß diese Impulsabstände wieder in Preise umgerechnet werden. Durch die Speicherung der Anzahl der empfangenen Impulse im Stromwertzähler können bei Abweichungen von der Anzahl der gesendeten Impulse Fehler oder Störeinflüsse leicht identifiziert werden.

5. Technische Komponenten

Wie aus Abbildung 1 hervorgeht, befinden sich die technischen Einrichtungen für die Strompreisermittlung und -übertragung (Leitsystem, Rundsteuersendeanlage) beim Energieversorgungsunternehmen und die Empfangsgeräte (Stromwertampel, -schalter, -zähler) in den Haushalten. Im folgenden werden alle Geräte, die im Rahmen des Feldversuchs eingesetzt wurden, beschrieben.

Abb. 1: Die technischen Komponenten beim Eckernförder Tarif

1. Leitsystem Als Leitsystem fungierten zwei handelsübliche Personal Computer, die jeweils zusätzlich mit einer I/0-Schnittstellenkarte mit je 24 bit Ein- und Ausgängen ausgestattet wurden. Einer der Rechner war der Hauptrechner, der andere der Beobachtungsrechner. Über die seriellen Schnittstellen wurden beide Rechner miteinander verbunden, so daß im Bedarfsfalle der Beobachtungsrechner alle Funktionen des Hauptrechners übernehmen konnte. Die Aufgaben des Leitsystems bestanden in der * Verarbeitung der Lastdaten, * Durchführung der Lastprognose und Aufstellen der Preisfunktion, * Preisberechnung, * Übermittlung des aktuellen Preises an die Rundsteuersendeanlage sowie der * Datenaufzeichnung.

1. Rundsteuersendeanlage

Da in Eckernförde aufgrund der räumlichen Gegebenheiten zwei getrennte Netze, die man kurzfristig zusammenschalten kann, existieren, wurde die Rundsteuersendeanlage (RSA) mit 2 x 60 kVA Sendeleistung der Firma Landis & Gyr derart ausgelegt, daß sowohl zwei getrennte als auch das zeitweise zusammengeschlossene Gesamtnetz versorgt werden können. Weiter ist sie für den Dauerbetrieb, d. h., der ständigen Impulsübermittlung ausgelegt. Das Kommandogerät und die Sendeanlage befinden sich im Stadtwerkegebäude, in dem sich auch die Verwaltung, Netzleitwarte und ein Blockheizkraftwerk sowie das Leitsystem befinden. Aus diesem Grunde war die Kopplung von Leitrechnern und Rundsteueranlage einfach zu realisieren.

2. Empfangsgeräte in den Haushalten Stromwertampel Die Stromwertampel zeigt dem Kunden die Preise unmittelbar an. Zwar kann der Tarifkunde den genauen aktuellen Stromwert auch an dem Stromwertzähler ablesen, dieser befindet sich in vielen Fällen jedoch nicht in unmittelbarer Sichtweite und oft ist er sogar unzugänglich (gilt für Mehrfamilienhäuser). Die Stromwertampel läßt sich an jeder Steckdose betreiben. Beim Eckernförder Tarif werden beliebig viele verschiedene Strompreise zwischen der maximalen und minimalen Begrenzung gebildet. Um jedoch die Strompreishöhe für den Tarifkunden praxisgerecht zu präsentieren, wird der aktuelle Strompreis in neun Stufen mit je drei roten, drei gelben und drei grünen Leuchtdioden angezeigt. In Tabelle 1 sind die Stromwertbereiche der Leuchtdioden angegeben. Die Ampel wurde so konstruiert, daß dann, wenn der Preis steigt, zwei Leuchtdioden leuchten, um deutlich auf das Steigen des Preises aufmerksam zu machen. Dabei gibt die obere Leuchtdiode den Preis an.

Mit dem Stromwertschalter wird die automatische Schaltung von Elektrogeräten, gesteuert durch den Strompreis, ermöglicht. Der Stromwertschalter kann ähnlich wie eine Zeitschaltuhr zwischen Steckdose und Haushaltsgerät angeschlossen werden. Es läßt sich ein Preis einstellen, bis zu dem das angeschlossene Haushaltsgerät höchstens in Betrieb sein soll. Liegt der aktuelle Preis darunter, wird das angeschlossene Gerät betrieben, bei Überschreitung schaltet es ab.

An einem weiteren Knopf kann die Prozeßdauer eingestellt werden. Diese Einstellung gewährleistet, daß ein einmal begonnener Vorgang, z. B. ein Waschvorgang der Waschmaschine, nicht unterbrochen wird, auch wenn der Preis steigt. An einem dritten Knopf kann die maximale Unterbrechungszeit bestimmt werden. Damit kann sichergestellt werden, daß ein angeschlossenes Gerät (z. B. eine Tiefkühltruhe) nach Ablauf der eingestellten Zeit, unabhängig vom aktuellen Preis, wieder in Betrieb geht. Stromwertzähler

Der Stromwertzähler empfängt zum einen die vom Ferrariszähler gesendeten Impulse des Stromverbrauchs und zum anderen die von der Rundsteuersendeanlage gesendeten und mittels Rundsteuerempfänger registrierten Stromwertimpulse. Anhand beider Größen werden verschiedene Berechnungen durchgeführt und gespeichert. Auf einem Display können Kunden und die Stadtwerke diese Informationen abrufen. Auf dem Display befindet sich ein Lichtsensor. Leuchtet man ihn mit einer Taschenlampe an, können nacheinander fünf verschiedene Anzeigen aufgerufen werden. Folgende Angaben können abgelesen werden:

Anzeige 1: Die aufsummierten, vom Kunden bezogenen Kilowattstunden (kWh).
Anzeige 2: Die aufsummierten, gewichteten Kilowattstunden.

Sie ergeben sich daraus, daß die Informationen über die verbrauchten kWh und die dann, wenn der Strompreis höher als der Arbeitspreis des Einfach- tarifs ist, schneller und wenn er niedriger ist langsamer als die Anzei- ge, die bezogenen kWh anzeigt. Die Größe "gewichtete Kilowattstunde" dient zur Abrechnung nach dem Eckernförder Tarif. Dabei errechnen sich die Kosten für die be- zogene Arbeit eines beliebigen Zeitraums folgendermaßen: Gesamtkosten = gewichtete kWh ´ Arbeitspreis des Einfachtarifs

Anzeige 3: Die Differenz zwischen bezogenen und gewichteten Kilowattstunden.
Anzeige 4: Der momentane Preis nach Eckernförder Tarif als Stromwert (z. B. 52 %).
Anzeige 5: Die Anzahl der bis zum Zeitpunkt der Ablesung gesendeten Impulse.

Diese Anzeige dient der Kontrolle, ob alle gesendeten Impulse empfangen worden sind.

1. Wirkung des Eckernförder Tarifs

1. Zielsetzung

Neben den Untersuchungen, ob die entwickelte Preisbildungs- und Übertragungsmethode befriedigende Ergebnisse erbracht hat, stand im Mittelpunkt des Erkenntnisinteresses, ob und in welchem Ausmaß die Teilnehmer am Tarifversuch ihr Stromverbrauchsverhalten am Eckernförder Tarif ausgerichtet haben. Konkret waren folgende Fragen zu untersuchen:

  • Wie ist die Akzeptanz des Eckernförder Tarifs und welche hemmenden bzw. fördernden Rahmenbedingungen für die Art und das Ausmaß von Veränderungen des Stromnutzungsverhaltens gibt es?
  • In welchem Ausmaß und auf welche Art und Weise wurden Stromnutzungen aus Spitzenlastzeiten verlagert? In welchem Ausmaß wurde Strom eingespart?
  • Welche Auswirkungen auf die Gesamtlast wären zu erwarten, wenn alle Eckernförder Haushalte diesen Tarif hätten?
  • Wie stellten sich die Stromkosten der Teilnehmer nach dem Eckernförder Tarif im Vergleich mit dem Einfachtarif dar?

1. Akzeptanz des Tarifs Die Befragung gegen Ende des ersten Versuchsjahres hatte bereits ergeben, daß sowohl der Tarif als auch der Tarifversuch in hohem Maße akzeptiert wurden; 80 % der Teilnehmer meinten, daß ein Stromtarif wie der Eckernförder Tarif vom Prinzip her besser sei als ein Tarif mit Einheitspreis. 97 % fanden es wichtig, daß der Verbraucher etwas von der Kostenstruktur mitbekommt, und 87 % meinten, daß der Eckernförder Tarif der Umweltentlastung dienen kann. Die beim Eckernförder Tarif möglichen Kosteneinsparungen spielen nur für die Hälfte der Befragten eine Rolle. Dieses erstaunliche Ergebnis wurde auch bei den Interviews von ausgewählten Teilnehmern bestätigt, die deutlich machten, daß die positive Einstellung zum Tarif eine viel größere Rolle spielte als der Anreiz, Stromkosten zu sparen.

Die Abschlußbefragung ergab bezüglich der Akzeptanz folgende Ergebnisse:

Zwei Drittel der Teilnehmer waren mit dem Tarif zufrieden, nur 12,5 % gaben an, nicht zufrieden gewesen zu sein. Entsprechend würden bei freier Wahl 78 % den Eckernförder Tarif dem Einfachtarif vorziehen. Wie aus Abbildung 2 hervorgeht, würden sogar Teilnehmer mit Mehrkosten den Eckernförder Tarif wählen. Abb. 2: Zusammenhang zwischen Abrechnungsergebnis und Absicht, den Eckernförder Tarif zu wählen (n = 326) Auch die einzelnen Komponenten des Tarifs wurden in hohem Maße akzeptiert.

Nur 11 % gaben an, gegen einen Tarif zu sein, der unterschiedliche Strompreise aufweist. 71 % haben grundsätzlich nichts dagegen. Für 68 % ist es kein großer Aufwand, immer an den Strompreis zu denken und auf die Ampel zu sehen, und für 66 % ist es auch nicht schwierig, den Eckernförder Tarif zu verstehen. Allerdings ist für gut die Hälfte der Teilnehmer der Höchstpreis von 71 Pf/kWh zu hoch, auch wenn er nur kurzzeitig in der Woche auftritt, nur 16 % fanden ihn nicht zu hoch. Während 32 % der Haushalte fanden, daß es auch an den Werktagen tagsüber ausreichend lange Zeiten mit niedrigen Strompreisen gab, verneinten 36 % dies.

Nur 23 % der Haushalte gaben an, daß die Preise so schnell schwanken würden, daß es für sie am Tag keine Möglichkeit gibt, die günstigen Strompreise zu nutzen. Für 42 % der Haushalte dagegen traf dies nicht zu, d. h., diese konnten ihr Stromnutzungsverhalten nach dem Eckernförder Tarif richten. Bezüglich der allgemeinen Vorteile des Tarifs meinten 82 % der Befragten, der Eckernförder Tarif rege zu einem bewußten Umgang mit Energie an und 78 % sind der Überzeugung, daß er umweltgerechtes Handeln ermögliche.

Nur 13 % der Befragten finden es unsinnig, die Hausarbeit nach dem Eckernförder Tarif zu richten, 56 % stimmten dem nicht zu. 13 % der Befragten sind der Ansicht, daß es Mehrarbeit bedeute, wenn man seinen gewohnten Tagesablauf nach dem Eckernförder Tarif ausrichtet, für 23 % bedeutet es teils-teils und für 56 % keine Mehrarbeit. 35 % der Befragten stimmen zu, daß der Eckernförder Tarif vor allem die Frauen belastet, da sie meistens für die Hausarbeit verantwortlich sind, 39 % waren nicht dieser Ansicht. Immerhin 11 % der Befragten gaben an, daß sie sich die Hausarbeit mehr teilen würden, weil sie sich so besser auf die unterschiedlichen Preise einstellen konnten. Für 16 % gilt dies teils-teils, für 47 % jedoch weniger oder überhaupt nicht. Der Aussage, daß der Eckernförder Tarif das Familienleben beeinträchtige, stimmten 12 % zu, 70 % verneinten dies.

Daß der Eckernförder Tarif zu einer Einschränkung der Freizeit führt, bejahten dagegen 19 % der Teilnehmer, 58 % verneinten es.

Schließlich stimmten 57 % der Befragten der Aussage zu, daß es durchaus Spaß mache, sich nach dem Eckernförder Tarif zu richten und die Preise im roten Bereich zu vermeiden, 20 % gaben "teils-teils" an, und 15 % sind nicht dieser Ansicht.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß es relativ wenige Befragte gibt, die den Tarif ablehnen und aus verschiedenen Gründen sich einfach nicht mit dem Tarif auseinandersetzen wollen und die aktive Teilnahme, d. h. die Ausrichtung der Stromnutzung am Strompreis, verweigerten. Dies ist vor dem Hintergrund, daß es sich nicht um sogenannte freiwillige Teilnehmer handelt, sondern um Haushalte, denen die Stromwertgeräte zur Verfügung gestellt wurden und die Gelegenheit gegeben wurde, sich an dem Tarifversuch zu beteiligen, ein erfreuliches Ergebnis.

Es zeigt, daß eine relativ große Offenheit gegenüber technischen Neuerungen im Tarifbereich herrscht und auch der Wille, sich damit auseinanderzusetzen vorhanden ist und daß auch die teilweise damit verbundenen Mühen der Verhaltensänderung und teilweise auch der Mehrarbeit dabei in Kauf genommen werden. Der Grund dafür ist, daß das Prinzip des Eckernförder Tarifs verstanden wurde und daß ein Tarif, der zur Energieeinsparung und zum Umweltschutz beiträgt, in hohem Maße akzeptiert wird. Man kann sagen, daß sich die Motivation, aktiv am Tarifversuch teilzunehmen, hauptsächlich daraus ergab, wohingegen das Kostenargument bei weitem nicht so eine große Rolle spielte.

Einschränkend muß gesagt werden, daß der Rücklauf der Abschlußbefragung nur 40 % betrug und daß die Fragebögen möglicherweise vorwiegend von solchen Teilnehmern ausgefüllt wurden, die auch aktiv am Tarifversuch teilgenommen haben und daß die uninteressierten Teilnehmer weder Interesse an einer aktiven Teilnahme noch an der Befragung hatten. Allerdings kann diese Annahme nicht belegt werden.

2. Hemmnisse

Bereits die erste Gesamtbefragung sowie die Interviews ausgewählter Teilnehmer haben deutlich gemacht, daß es im Prinzip nur wenige wirkliche Hemmnisse gibt, das Stromverbrauchsverhalten nach dem Eckernförder Tarif zu richten. Diese Hemmnisse liegen zum einen in antizipierten Befürchtungen, z. B. in Bezug auf die Nutzung des Stromwertschalters. Die Ergebnisse der ersten Gesamtbefragung hatten gezeigt, daß vor allen Dingen befürchtet wurde, das angeschlossene Gerät ginge kaputt. Dies bestätigte die Abschlußbefragung.

44 % nannten als Grund, daß sie den Stromwertschalter nicht nutzen, daß sie nicht möchten, daß Geräte wie Waschmaschine oder Trockner nachts oder wenn niemand im Hause ist, ohne Kontrolle in Betrieb gehen (Versicherungsschutz). 17 % der Befragten sind zudem der Ansicht, daß Elektrogeräte geschädigt werden können, wenn sie am Stromwertschalter angeschlossen sind. Außerdem wird befürchtet, daß die Kühlung nicht ausreichend ist und das Kühlgut verdirbt. Ein weiteres Hemmnis für die Nutzung des Stromwertschalters besteht dann, wenn es keinen leichten Zugang im Falle von Einbaugeräten gibt.

3. Lastverlagerung

In den Tabellen sind die Lastreduzierungen in Spitzenzeitbereichen, die den Preisbereichen der drei obersten Leuchtdioden der Stromwertampel entsprechen, für die beiden Versuchsjahre 1995 und 1996 dargestellt. Darüber hinaus wurden die Laständerungen auf einen durchschnittlichen Teilnehmerhaushalt bezogen, so daß sich eine Lastreduzierung in Leistung pro Haushalt ergibt. Im ersten Jahr ergeben sich für zwei Gebiete (2 und 4) recht deutliche Lastreduzierungen von 62 bzw. 55 W pro Haushalt während der Spitzenlastzeiten, gefolgt von Gebiet 1 mit einem etwas geringeren Wert von 39 W pro Haushalt. In den anderen Gebieten lassen sich nur geringe Werte ermitteln, in Gebiet 3 ergibt sich sogar ein negativer Wert von -36 W pro Haushalt, was einer Lastzunahme entsprechen würde.

Eine Analyse der Daten dieses Gebietes zeigt jedoch, daß dieser negative Wert durch stark schwankende Ergebnisse in den Lastverläufen aus dem Sommer beeinflußt wird. Eine Erweiterung des Auswertebereichs bis zur unteren Preisgrenze der dritten roten Leuchtdiode der Stromwertampel (Stromwert 162 %) zeigt für die Gebiete mit niedrigen Ergebnissen eine Erhöhung der Lastreduzierung, bei den anderen Gebiete eine leichte Senkung. Dieses deutet darauf hin, daß die Teilnehmer in den Gebieten 1, 2, 4 und 6 ein höheres Lastverlagerungspotential mobilisieren können, während die anderen Teilnehmer die Verlagerung aus einem größeren Zeitraum bei niedrigerem Niveau realisieren. 

Die Betrachtung der Meßdatenauswertung für das zweite Versuchsjahr läßt sich lediglich für die Gebiete 1, 4, 5 und 7 durchführen. Die in Tabelle 3 dargestellten Ergebnisse zeigen, daß die Lastreduzierung im Vergleich zu 1995 nachgelassen hat, lediglich in Gebiet 5 ist eine Zunahme der Spitzenlastreduzierung zu verzeichnen. In Gebiet 7 ergeben sich in sämtlichen Teilergebnissen negative, jedoch geringe Lastreduzierungen. Vergleicht man die Werte der Spitzenlastreduzierungen, die bei den unterschiedlichen Preisbereichen ermittelt wurden, dann ist festzustellen, daß sich in allen drei Preisbereichen, die durch die roten Leuchtdioden signalisiert werden, in etwa gleich hohe Lastreduzierungen ergeben. Dies könnte zum einen damit zusammenhängen, daß das Einsparpotential zu Zeiten hoher Strompreise geringer ist als zu Zeiten, an denen etwas niedrigere Preise gelten. Zum anderen könnte es auch der Fall sein, daß die Teilnehmer stärker auf das rote Signal als auf die Position (unten, mitte, oben) reagieren und bereits bei Preisen im unteren rot signalisierten Preisbereich auf die Anwendung elektrischer Geräte verzichten.

Im Falle einer Weiterentwicklung der Stromwertgeräte sollten daher geeignete Maßnahmen getroffen werden, um die Bedeutung der Höchstpreise noch deutlicher herauszustellen, um die Steuerungswirkung zu erhöhen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der Eckernförder Tarif signifikant zu Spitzenlastreduzierungen geführt hat. Für die Lastreduzierung bei den hohen Preisen, die durch die oberste rote Leuchtdiode der Stromwertampel angezeigt werden, wurde ein Erwartungswert von bis zu ca. 60 W pro Haushalt ermittelt.

Dieser Betrag erscheint zunächst relativ gering, vergleicht man ihn beispielsweise mit den Ergebnissen des Tarifversuchs in Rheine (300 W pro Haushalt) und der daraus abgeleiteten Spitzenlastreduzierung für Durchschnittshaushalte von 100 W. Es muß jedoch in Betracht gezogen werden, daß es sich bei den berechneten Lastreduzierungen um Durchschnittswerte über alle Teilnehmerhaushalte handelt, welche teilweise Haushalte mit geringem Verlagerungspotential sind bzw. Haushalte, die sich nicht aktiv am Feldversuch beteiligten.

In dem o. g. Versuch in Rheine waren ausschließlich freiwillige und damit hoch motivierte Haushalte mit hohem Stromverbrauch und großer Geräteausstattung einbezogen worden. Weiter ist zu bedenken, daß Lastreduzierungen meistens nicht zur unmittelbaren Lastspitze, sondern kurz vor und kurz nach der Lastspitze erfolgten. 4. Hochrechnung der Ergebnisse des Feldversuchs Die Eingangsdaten der Simulation sind die während des Feldversuchs gemessenen Lastdaten und durchschnittlichen Haushaltsgerätelastgänge.

Weiter wurden in Orientierung an den Haushaltsbefragungen Annahmen zur Verteilung der Haushaltsgrößen, Geräteausstattung und Stromverbrauchsdaten der Haushalte getroffen. In der Simulation wird unterstellt, daß der jeweilige Wochenstromverbrauch nicht verändert wird. Anhand der gemessenen Lastdaten in den einzelnen Versuchsgebieten und mit den zugehörigen Haushaltskenngrößen wurde das Simulationsprogramm zunächst abgeglichen und getestet. Unter Zuhilfenahme der o. g. Haushaltskenngrößen erfolgte anschließend die Hochrechnung auf die Gesamtlast der Stadtwerke Eckernförde. Dabei wurde unterstellt, daß die Haushalte in Eckernförde auf den Eckernförder Tarif im wesentlichen mit der Verlagerung von Waschmaschine, Wäschetrockner und Geschirrspülmaschine reagieren. Im Falle der Gefriergeräte wurde angenommen, daß 30 % der Haushalte diese Geräte automatisch nach dem Eckernförder Tarif im Stromwertbereich um 200 % schalten. 

Deutlich ist zu erkennen, daß zu Zeiten hoher Strompreise die Stromnachfrage zurückgegangen ist, während zu Zeiten mit niedrigen Strompreisen die Last angestiegen ist. Im Zeitbereich zwischen 11.00 Uhr und 13.00 Uhr ist ein leichtes Schwingen sowohl im Preisverlauf als auch im Verlauf des Lastgangs mit Eckernförder Tarif zu erkennen. Dieses ergibt sich aus dem Betrieb der Gefriergeräte, die bei hohen Preisen abgeschaltet werden und schlagartig eine Lastsenkung bewirken, was wiederum eine Preissenkung und ein damit verbundenes Zuschalten der Gefriergeräte im nächsten Simulationsschritt zur Folge hat. Dieser Effekt beruht jedoch darauf, daß die Simulationsrechnung in einem 15-Minuten-Raster durchgeführt wird, so daß die Gefriergeräte zum einem verzögert reagieren und zum anderen dadurch die Preisänderungen größer ausfallen als in der Realität. Die Simulation für den Monat Mai ergibt eine maximale Lastreduzierung von ca. 980 kW im Bereich von 9.00 Uhr bis 10.00 Uhr. Zu Zeiten der Gesamtlastspitze zwischen 11.00 Uhr und 13.00 Uhr ergibt sich eine maximale Lastreduzierung von ca. 770 kW, was etwa 6 % der Spitzenlast dieses Monats ausmacht.

Im Gegensatz zum Monat Mai liegen hier zwei Bereiche mit hohem Strompreisen vor. Dabei ist die maximale Last in den Abendzeiten um ca. 18.00 Uhr zu erwarten. Trotz relativ hoher Preise fällt die Lastreduzierung zur Mittagszeit mit durchschnittlich 400 kW relativ gering aus. Ein höheres Lastreduzierungspotential von 600 bis 700 kW zeigt sich im Zeitbereich zwischen 8.00 Uhr und 10.00 Uhr.

Zu Zeiten der maximalen Gesamtlast gegen 18.00 Uhr ergibt die Simulationsrechnung eine zu erwartende Lastreduzierung von ca. 750 kW, entsprechend 5 % der Gesamtlastspitze. Die Simulationsrechnungen haben gezeigt, daß eine Einführung des Eckernförder Tarifs als allgemeiner Tarif für alle Haushalte in Eckernförde eine deutliche Spitzenlastreduzierung von ca. 750 kW bewirken würde. Unter Ausnutzung sämtlicher großer Haushaltsgeräte, einschließlich der Gefriergeräte, entspräche das einer durchschnittlichen Spitzenentlastung von ca. 70 W pro Haushalt. Im Vergleich zu einem Zweizeitentarif erschließt der Eckernförder Tarif aufgrund der höheren Preisspreizung wesentlich stärker die Lastreduzierungspotentiale und führt nicht zu dem "Mondscheineffekt" durch schlagartige Preissprünge.

5. Zusammenfassung

Aus allen Befragungen ging hervor, daß die Akzeptanz des Tarifs bei den Teilnehmern sehr hoch war und vor allem darauf basierte, daß er für kostenorientiert und umweltfreundlich gehalten wurde. Der Anreiz, mit dem Tarif Stromkosten zu senken, fiel demgegenüber weniger ins Gewicht. Die Stromwertampel wurde in hohem Maße genutzt und für die Mehrheit stellte es weder ein Problem dar, daß die Strompreise bei dem neuen Tarif nicht vorhersagbar sind noch daß man sich ständig über den aktuellen Strompreis informieren muß. Der Stromwertschalter wurde nicht so gut akzeptiert, insbesondere weil es Vorbehalte gegen die Gerätenutzung ohne persönliche Kontrolle gab, die eventuell zu Schäden führen könnten. Auch das Informationsangebot des Stromwertzählers wurde nur in geringem Maße in Anspruch genommen.

Die Annahme, daß der Verlagerung des Einsatzes von Waschmaschine, Wäschetrockner und Geschirrspüler nur wenige Hemmnisse entgegenstehen, konnten im Feldversuch bestätigt werden. Folgerichtig wurde die Nutzung dieser Geräte auch in hohem Maße tatsächlich verlagert. Während die Nutzung des Geschirrspülers vor allem in die Abendstunden verlegt wurde, ist die Nutzung der Waschmaschine und des Wäschetrockners häufig in das Wochenende verlegt worden. Die meisten Teilnehmer, die für den Einsatz dieser Geräte die Niedrigpreiszeiten des Eckernförder Tarifs nutzten, haben dafür ihr gewohntes Verhalten geändert, es handelt sich also um tatsächliche Verlagerungen aus Hochpreiszeiten.

Diese Verlagerung konnten auch meßtechnisch nachgewiesen werden, teilweise wurden bis zu 100 Watt pro Haushalt verlagert. Allerdings erfolgten die maximalen Lastreduzierungen meistens nicht zur unmittelbaren Lastspitze bzw. bei maximalen Strompreisen, sondern zeitlich etwas verschoben in der Nähe der Lastspitzen. Die Lastreduzierungen bei den höchsten Strompreisen - zu Lastspitzen - die durch die oberste rote Leuchtdiode des Anzeigegerätes angezeigt werden, betrugen bis zu 60 W pro Haushalt.

Der im Vergleich mit anderen Tarifversuchen relativ geringe Wert der Spitzenlastreduzierung ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß es sich bei den berechneten Lastreduzierungen um Durchschnittswerte über alle Teilnehmerhaushalte handelt, welche sowohl Haushalte mit einem geringen Verlagerungspotential als auch Haushalte, die sich nicht aktiv am Feldversuch beteiligten, umfaßte (im Gegensatz zum Test von Wahltarifen mit freiwilligen Teilnehmern mit hohem Stromverbrauch). Die Simulationsrechnung für die Anwendung des Eckernförder Tarifs bei allen Haushaltskunden in einem rückgekoppelten System hat einen Wert von ca. 70 Watt pro Haushalt für die Reduzierung der Lastspitzen ermittelt. In der Simulationsrechnung wurde unterstellt, daß nur 30 % der verfügbaren Gefriergeräte automatisch preisgesteuert laufen.

Eine Erhöhung der Quote auf 100 % ergäbe eine Lastreduzierung von etwa 100 W pro Haushalt. Aufgrund der Ergebnisse kann gefolgert werden, daß bei Einführung des Eckernförder Tarifs als allgemeiner Tarif von den Haushalten im Durchschnitt ca. 100 Watt Spitzenlastreduzierung zu erwarten sind. Dabei wird die tägliche Lastspitze reduziert, sowohl im Winter als auch im Sommer. Bezüglich der Wirkung hoher Preise auf die Einsparung von Strom ergaben die Befragungen, daß eine Reihe der Teilnehmer Elektrogeräte und Beleuchtung abgeschaltet hat, wenn die Preise nach dem Eckernförder Tarif hoch waren, meßtechnisch konnte dies jedoch nicht nachgewiesen werden. Entsprechend der Verlagerungsbemühungen konnten die Teilnehmer im Durchschnitt 40 DM bzw. 4,4 % der Stromkosten mit dem Eckernförder Tarif einsparen.

Etwa 80 % der Teilnehmer hatten geringere Stromkosten. Die Reduzierung betrug im Durchschnitt 58 DM, der Rest hätte mehr zahlen müssen (im Durchschnitt ca. 30 DM). Aufgrund der zugesicherten Bestabrechnung wurden jedoch nur die Kosteneinsparungen erstattet.

1. Erfahrungen mit den technischen Komponenten und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Nachdem in den bisherigen Kapiteln gezeigt wurde, wie eine lastabhängige Echtzeit-Preisbildung realisiert und als Tarif ausgestaltet werden kann und wie die Zielgruppe des Tarifversuches - Haushaltskunden - darauf reagiert haben, wird in diesem Kapitel dargelegt, welche Erfahrungen mit den eingesetzten technischen Komponenten gemacht wurden, inwieweit sie die an sie gestellten Anforderungen erfüllt haben und wie sie gegebenenfalls für einen breiten Einsatz zu modifizieren sind. Zum anderen werden Überlegungen zur Wirtschaftlichkeit des demonstrierten Tarifs dargelegt. Sie sollen ebenfalls dazu dienen, die Möglichkeiten eines breiten Einsatzes abzuschätzen.

1. Erfahrungen mit den technischen Komponenten

Bei den bereits in Kap. 2.5.2 beschriebenen technischen Komponenten handelt es sich im Falle der Preisübermittlung um marktgängige Geräte, die jedoch erstmals für eine derart intensive Übermittlung von Informationen eingesetzt wurden. Die Betrachtung wird sich insbesondere auf die Eignung für die ständige Preisübermittlung, d. h. Funktionsfähigkeit, Zuverlässigkeit und die Übertragbarkeit auf andere Einsatzorte beziehen. Darüber hinaus wird auf alternative Techniken zu den im Tarifversuch eingesetzten technischen Lösungen für den Fall des breiten Einsatzes hingewiesen. Bei den elektronischen Geräten, die die Preisinformation empfangen und verarbeiten, handelt es sich um neuentwickelte Geräte. Auch sie werden bezüglich ihrer Zuverlässigkeit bewertet.

1. Preisübermittlung

Das neuartige Verfahren der Preisübermittlung in Form von Zeitabständen einzelner Impulse wurde für die Rundsteuerung von Tonfrequenzsignalen über das Stromnetz (RSA) entwickelt, da das Stromnetz für Energieversorgungsunternehmen ein geeignetes Übertragungsmedium ist. Es ist frei verfügbar und umfaßt das gesamte Versorgungsgebiet, d. h., über das Stromnetz können alle Kunden des Stromversorgers mühelos erreicht werden. Die beim Feldversuch eingesetzte Rundsteuersendeanlage wurde so ausgelegt, daß sie gleichzeitig die spezifischen örtlichen Bedingungen und die Anforderungen des Eckernförder Tarifs erfüllt.

Die Überprüfung der Anzahl der von den Stromwertzählern empfangenen Impulse ergab, daß in allen unterschiedlich gelegenen Versuchsgebieten die Impulsanzahl korrekt empfangen wurde. Besondere Messungen der Reichweite in Randgebieten der Stadt wurden jedoch nicht vorgenommen. Die Rundsteueranlage hat problemlos gearbeitet und damit gezeigt, daß das getestete Prinzip der Preisübermittlung per RSA durchgeführt werden kann. Bei der Rundsteuersendeanlage in Eckernförde handelt es sich um eine den örtlichen Bedingungen und Anforderungen der Übertragung eines dynamischen Tarifs angepaßte Anlage. Eine solche spezielle Einrichtung der Rundsteueranlage zur ständigen Preisübermittlung ist auch zukünftig bei neuen Anlagen an jeweilige örtliche Verhältnisse anzupassen. Nach der in Eckernförde gemachten Erfahrung kann eine solche Einrichtung problemlos durchgeführt werden.

Bei bestehenden Anlagen ist jedoch in der Regel ein gewisser technischer Aufwand notwendig, sie nachträglich für die ständige Preisübertragung umzurüsten. Der Grund dafür ist, daß bestehende Anlagen in der Regel nur für kurzzeitige Telegrammsendungen ausgelegt sind und eine ständige Impulsübermittlung zu einer thermischen Überlastung der Sendeeinrichtung führen kann. Die Hardware des Preisleitsystems, handelsübliche Personalcomputer, haben während des Feldversuchs keinerlei Probleme bereitet. Die Impulszählerkarten, die gezielt mittels eines eigenen Netzteils unabhängig von der Rechnerstromversorgung betrieben wurden, liefen im gesamten Feldversuch ohne technische Beanstandung. Die für die Tarifsteuerung entwickelte Software hat sich im Laufe des Feldversuches bewährt.

Kleinere konzeptionelle Schwächen in der Preisermittlung wurden durch die kontinuierliche wissenschaftliche Auswertung der Daten seitens der Forschungsgesellschaft zeitig erkannt und korrigiert. Preisleitsystem und Rundsteueranlage waren im Rahmen des Tarifversuchs hard- und softwaremäßig unabhängige Systeme, wobei das Preisleitsystem auch die Aufgabe hatte, Daten für die wissenschaftliche Auswertung zu speichern. Bei einem breiten Einsatz eines lastabhängigen Tarifs unter Nutzung der Rundsteuertechnik wäre eine Integration der Programmodule für die Preisbildung und -übertragung in ein bestehendes marktgängiges Leitsystem der Rundsteueranlage (Kommandoeinrichtung) sinnvoll. Auf der Basis der Rundsteuertechnik mit Tonfrequenzsignalen gibt es eine Reihe marktgängiger Systeme, die evtl. zur Realisierung von dynamischen Tarifen verwendet werden könnten.

Diese Systeme können mittels Austauschs des Rundsteuersenders auf eine Dauerbetriebstauglichkeit umgerüstet und durch Anpassung der Software des Preisleitsystems und der Zähler auch einen dynamischen Tarif realisieren. Damit würden einerseits die im Feldversuch verwendeten beiden Leitrechner, evtl. auch eine spezielle Impulszählerkarte für die Lastmessung und die Ankopplungsschaltungen sowie die oben beschriebenen Probleme durch die Nutzung zweier unabhängig voneinander entwickelter Systeme entfallen und andererseits würde die Effizienz und Zuverlässigkeit des gesamten Systems steigen.

Für die Übermittlung der Preise bei einer dynamischen Strompreisbildung gibt es neben der angewandten Methode der Rundsteuerung mit hohen Frequenzsignalen über das Stromnetz grundsätzlich auch noch andere Möglichkeiten, z. B. :

  • Funkfrequenzrundsteuerung über zentrale Sender (Langwelle oder VHF-/UHF-Bereich)
  • Rundsteuerung über Fernmeldeleitungen oder
  • Rundsteuerung über das Stromnetz mit Trägerfrequenztechnik. Eine andere als die verwendete Methode mittels Tonfrequenzrundsteuerung über das Stromnetz kann in Erwägung gezogen werden, wenn sie ebenso sicher aber mit wesentlich geringerem Aufwand verbunden ist. Dieses wäre z. B. bei einem flächenmäßig sehr größeren Versorgungsgebiet zu überprüfen.

1. Empfangsgeräte

Im laufenden Versuch haben die meisten der eingesetzten Empfangsgeräte (Stromwertampel, -schalter und -zähler) einwandfrei funktioniert. Einige wenige Geräte mußten ausgetauscht werden, da sie unterschiedliche Defekte aufwiesen. Eine genaue Fehlerdiagnose ist jedoch nicht durchgeführt worden. Etwa zehn defekte Anzeige- und Schaltgeräte wurden im Laufe der zwei Testjahre ausgetauscht. Von den 1.000 Stromwertzählern sind insgesamt 20 Geräte ausgefallen. Die Schwachpunkte lagen dabei im Bereich des Tonfrequenzfilters und im Anschluß der Zähleranzeige, die aufgrund zu kleiner Sichtfenster der Zählerkästen als externe Anzeige auf den Zählerkasten angebracht werden mußte. Die aufgetretenen Fehler betreffen lediglich die Peripherie der Geräte, d. h., die elektronischen Stromwertzähler haben ihre zentralen Aufgaben einwandfrei erledigt.

Die im Versuch getesteten Stromwertzähler haben zuverlässig und korrekt die Verrechnung der Stromwerte durchgeführt. Lediglich die Bedienbarkeit des Zählers war eingeschränkt, da die Anzeige nur mittels Lichtsignal (Taschenlampe) gewechselt werden konnte. Die Stromwertampeln waren für die Information über den aktuellen Strompreis die wichtigsten Geräte der Haushalte und bestimmten somit im Wesentlichen das Verbrauchsverhalten der Kunden. Daher sollte dem Design dieser Anzeigengeräte, insbesondere der Darstellung des obersten Stromwertbereichs, zukünftig besondere Beachtung geschenkt werden. Eine zu frühe Signalisierung von Spitzenpreisen kann zu einer "Abflachung" der Verlagerungsreaktionen in der Lastspitze führen. Der Stromwertschalter als externe Komponente kann teilweise nur umständlich (Einbaugeräte) oder überhaupt nicht (z. B. Boiler) installiert werden. Daher bietet es sich in der Zukunft an, daß bei einer flächendeckenden Einführung eines lastvariablen Echtzeittarifs die Schaltgeräte in den Haushaltsgeräten installiert werden, wie es z. B. heute bereits mit den Zeitschaltuhren üblich ist.

1. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Die wirtschaftliche Betrachtung des Eckernförder Tarifs soll über einen Vergleich der Kosten und Erlöse bei seiner Einführung in der Stadt Eckernförde hinausgehen. Als verallgemeinerbare Aussagen werden daher Varianten betrachtet, die unter anderem auch zukünftig mögliche Entwicklungen berücksichtigen. Dabei werden zunächst mögliche Änderungen des gesamten Energiewirtschaftssystems außer Acht gelassen, d. h., es wird eine wirtschaftliche Bewertung der dynamischen Preisbildung als Tarif für Endverbraucher im derzeit bestehenden monopolistischen Energiewirtschaftssystem betrachtet. Allerdings wird dabei angenommen, daß der Eckernförder Tarif als allgemeiner Tarif für alle Kunden eingeführt wird.

Da eine notwendige Sendeanlage (z. B. Tonfrequenzrundsteueranlage) auch zur Übertragung anderer Informationen genutzt werden kann, ist der Aufwand für die Übertragung der Preisinformation eines dynamischen Tarifs lediglich anteilig anzusetzen. Weiter ist es unerheblich, ob vorher schon eine Rundsteueranlage existiert oder nicht, da diese mit hoher Wahrscheinlichkeit für mehrere Steueraufgaben eingesetzt wird und diese verschiedenen Kostenstellen anteilig anzurechnen ist.

Basierend auf den im Tarifversuch gewonnenen Erfahrungen werden Investitions- und Unterhaltungskosten der zentralen Sendeanlage wie folgt abgeschätzt: Annuitäten für die Rundsteuersendeanlage 10.000 bis 20.000 DM/a, jährliche Personalkosten für Kontroll- und Wartungszwecke ca. 8.000 DM/a und jährliche Stromkosten 2.000 DM/a.

In Tabelle 5 sind diese ca. 25.000 DM, die jährlich für ein kleines Versorgungsgebiet (z. B. das der Stadtwerke Eckernförde) anzusetzen sind, als Kosten eingetragen. Unter der Annahme, daß der lastvariable Tarif als allgemeiner Tarif für alle Haushalte gilt, sind diese Kosten auf die ca. 10.000 Kunden umzulegen, was eine jährliche Belastung von 2,50 DM pro Haushalt ausmacht.

In größeren Versorgungsgebieten sinken die kundenspezifischen Kosten, denn während hier die Zahl der zu versorgenden Kunden zunimmt, steigen die Investitions- und Unterhaltungskosten der Rundsteueranlage unterproportional. Zukünftig sind im Bereich der Rundsteuertechnik keine wesentlichen Kostenänderungen zu erwarten, da sich diese Technik schon seit langer Zeit auf dem Markt etabliert hat und weiterhin keine Großserienproduktion die Preise senken wird.

Tabelle 5: Geschätzte Kosten für die zentrale Installation Kleines Versorgungsgebiet Mittleres Versorgungsgebiet Großes Versorgungsgebiet Jährliche Kosten 25.000 DM 150.000 DM 500.000 DM Anzahl Kunden 10.000 100.000 500.000 jährliche Kosten pro Kunde 2,50 DM 1,50 DM 1,00 DM Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß der Eckernförder Tarif unter heutigen realistischen Bedingungen einen jährlichen Kostenaufwand von geschätzten 35 bis 60 DM pro Kunde erfordert, zukünftig jedoch um 10 DM pro Kunde liegen kann. Da sämtliche Kosten verursachungsgerecht gedeckt werden müssen, ist der Mehraufwand für den lastvariablen Tarif zunächst von den Kunden zu übernehmen, was bei anderen Tarifformen ebenso gehandhabt wird.

Die Zähler- und Zusatzgerätekosten können über den Verrechnungspreis, die Kosten für die zentrale Installation über den Strompreis abgerechnet werden. Die Strompreise, die Verteilerunternehmen an den Vorlieferanten zahlen, basieren in der Regel auf nur wenigen Meßgrößen. Neben der Abrechnung der gelieferten Arbeit in zwei verschiedenen Zeitzonen, der Hochtarifzeit (HT) und der Niedrigtarifzeit (NT), wird die maximal in Anspruch genommene elektrische Leistung in Rechnung gestellt. D. h., das derzeit in Deutschland gängige Abrechnungssystem basiert sowohl auf der gelieferten Menge elektrischen Stromes als auch auf der Höhe der vorgehaltenen elektrischen Leistung.

Die mit dem Eckernförder Tarif verbundenen Laständerungen führen für die Versorgungsunternehmen, die ihn anbieten, zu folgenden Kosteneinsparungen: Die Reduzierung der Spitzenlast verringert die Leistungskosten und die Verlagerung des Strombezugs von Hochtarifzeiten in Niedrigtarifzeiten reduziert die Arbeitskosten gegenüber dem Vorlieferanten. Die Ergebnisse des Feldversuchs und die darauf basierende Hochrechnung der Spitzenlastreduzierung im Falle eines allgemeinen Tarifs ergab für den Haushaltssektor Werte von bis zu 100 W pro Kunde.

In Tabelle 6 werden Kosteneinsparungen durch Spitzenlastreduzierungen für vier unterschiedliche Varianten dargestellt.

Tabelle 6: Durchschnittliche jährliche Kostenreduzierung pro Kunde durch Spitzenlastreduzierung Spitzenlastreduzierung 100 W 50 W Kostenreduzierung bei niedrigen Leistungspreisen 16,80 DM 8,40 DM Kostenreduzierung bei hohen Leistungspreisen 27,00 DM 13,50 DM Zur Ermittlung der Reduzierung der Arbeitskosten aufgrund von Verlagerung von Arbeit aus der HT-Zeit in die NT-Zeit sind die Anteile und die Arbeitskosten von HT- und NT-Strom relevant. Die Differenz zwischen HT- und NT-Stromkosten wird auf 5 Pf/kWh geschätzt. Die Verlagerung von elektrischer Arbeit aus HT- in NT-Zeiten ist mit 1 bis 2 % festgestellt worden. Da teilweise auch höhere Werte beobachtet wurden, ist bei einem allgemeinen Tarif mit einer höheren Verlagerung zu rechnen.

In Tabelle 7 ist dargestellt, welche Kosteneinsparung unter der Annahme einer Verlagerung von 2 % und 4 % der Arbeit pro Haushalt möglich sind. Bei einem durchschnittlichen Haushalt mit einem Jahresstromverbrauch von 3.000 kWh ergibt sich für das Verteilerunternehmen eine Kosteneinsparung zwischen 3 und 6 DM/a. Tabelle 7: Jährliche Kosteneinsparungen pro Kunde durch Verlagerung in NT- Zeiten Anteil verlagerter Energie 2% 4% Jahresarbeit 3000 kWh 3000 kWh Erhöhung des NT- Anteils 60 kWh 120 kWh Kostenreduzierung 3,00 DM 6,00 DM

Insgesamt betrachtet ergeben sich unter den derzeitigen Abrechnungsbedingungen zwischen EVU und Vorlieferant geschätzte jährliche Einsparungen zwischen 11,40 DM und 33,00 DM pro Kunde, die im wesentlichen von dem auszuschöpfenden Verlagerungspotential abhängen. Zu bedenken ist bei diesem Wert, daß er nur auf Untersuchungen von Haushalten basiert. Bei Einbeziehung von Lastreduzierungen durch Gewerbekunden würde sich diese Spannweite möglicherweise ändern.

2. Zusammenfassung

Die zwei Versuchsjahre haben gezeigt, daß die technische Realisation eines lastvariablen Echtzeittarifs prinzipiell möglich ist. Die im Laufe des Versuchs aufgetretenen Probleme konnten behoben werden. Für die Realisierung des lastvariablen Echtzeittarifs mußten spezielle Zähler entwickelt und gebaut werden. Im Einsatz haben sie sich zwar technisch bewährt, in der Anschaffung verursachten sie relativ hohe Kosten. Handelsübliche elektronische Stromzähler, mit entsprechender Steuerungssoftware ausgerüstet, sind aber heute schon in der Lage, die dynamische Strompreisverrechnung mit der notwendigen Zuverlässigkeit und preiswerter als die vorgenannten Sonderanfertigungen zu verarbeiten. Aufbauend auf die im Tarifversuch getesteten Geräte ist es zukünftig möglich, ausgereifte Serienprodukte zu entwickeln und einzuführen.

Stellt man die unter heutigen Bedingungen notwendigen Mehrkosten von 35 bis 60 DM pro Jahr, die durch Realisierung des Eckernförder Tarifs verursacht werden, den erzielten jährlichen Kosteneinsparungen von maximal ca. 33 DM gegenüber, dann ist ein Übergewicht auf der Seite der Mehrkosten festzustellen. Es wird erwartet, daß bei zunehmender Verbreitung dieses Tarifmodells der Mehraufwand immer geringer und letztendlich, sogar in einem monopolistischen System, in einen finanziellen Vorteil übergehen wird, der dann in Form von Stromkosteneinsparungen an den Kunden weitergegeben werden kann. Es wird auch erwartet, daß zukünftig steigende Leistungspreise die Kosteneinsparungen durch Spitzenlastreduzierung weiter erhöhen werden. In einem marktwirtschaftlichen Stromversorgungssystem dagegen, in dem die Erzeugungskosten systembedingt an den Kunden weitergegeben werden, würde sich die Frage nach der Wirtschaftlichkeit einer derartigen Tarifierung jedoch nicht stellen.

1. Ausblick

Ausgangspunkt für den Tarifversuch waren volkswirtschaftliche Überlegungen, nach denen das jetzige System der Preisbildung in der Energiewirtschaft suboptimal ist, da auf der einen Seite den Stromabnehmern keine sich an den jeweiligen Erzeugungskosten orientierten Preissignale gegeben werden und auf der anderen Seite auch die Vergütung der Einspeisungen aus BHKW und Anlagen mit regenerativen Energien nicht kostenorientiert erfolgt. Volkswirtschaftlich effizient ist aus allokationstheoretischer Sichtweise dagegen eine Strompreisbildung, bei der die Preise die jeweiligen Grenzkosten der Energieversorgung widerspiegeln. Mit dem durchgeführten Projekt wurden die technischen Möglichkeiten einer solchen Preisbildung demonstriert. Sie wurde speziell in dem Kundensegment private Haushalte getestet.

Es konnte gezeigt werden, daß die Haushalte einen dynamischem Tarif verstehen, akzeptieren und auch damit umgehen können und auf das Preissignal vor allem mit Verlagerungen von Stromnutzungen reagieren. Wie sieht es mit einer Verbreitung der entwickelten dynamischen Strompreisbildung aus? Prinzipiell besteht die Möglichkeit, sie in Form eines Wahltarifs anzubieten oder als allgemeinen Tarif für alle Tarifkunden einzuführen, darüber hinaus könnten auch die Sondervertragskunden danach abgerechnet werden. Betrachtet man zunächst den Fall, daß ein dynamischer Wahltarif angeboten wird, so würden ihn vermutlich in der Mehrzahl diejenigen Haushalte wählen, die Strom auch davor größtenteils während der Niedrigpreiszeiten nutzten, die also den Stromverbrauch in Spitzenlastzeiten nicht wesentlich reduzieren würden, jedoch eine Verringerung ihrer Stromkosten erwarten könnten (Mitnahmeeffekt). Durch gezielte Öffentlichkeitsarbeit könnte man auch einen Teil der Haushalte mit hohem Verlagerungspotential, die durch Änderung des Stromnutzungsverhaltens zu einer Reduzierung der Spitzenlast beitragen könnten, gewinnen. Kleinere Gewerbe- und Handelsbetriebe, die wie die Haushalte z. Z. nach einem Einfachtarif abgerechnet werden, wären ebenfalls Zielgruppe für den dynamischen Wahltarif. Es ist zu vermuten, daß auch bei dieser Kundengruppe ähnliche Entscheidungsmuster wie bei den Haushalten vorherrschen. Aufgrund der hohen Mitnahmeeffekte bei einem Wahltarif und der meist geringen Anzahl von Kunden, die diesen Tarif nutzen, ist dessen Wirkung auf die Reduzierung der Lastspitze vermutlich gering. Darüber hinaus sind bei dieser Variante, wie auch bei anderen Wahltarifen mit differenzierten Preisen, für das Versorgungsunternehmen vermutlich die Einnahmereduzierungen höher als die erzielten Kosteneinsparungen. Berücksichtigt man dann noch den höheren finanziellen Aufwand im Vergleich zu der relativ geringen Anzahl von Kunden, die davon profitieren, kommt man zu dem Ergebnis, daß der Eckernförder Tarif wenig Chancen haben wird, als Wahltarif flächendeckend eingesetzt zu werden. Dies gilt insbesondere, wenn daneben noch andere Wahltarife angeboten werden. Betrachtet man dagegen den Fall, daß ein lastabhängiger Tarif zum allgemeinen Tarif für alle Tarifkunden wird, könnten Spitzenlastreduzierungen mindestens in der Höhe erreicht werden, wie sie im Rahmen des Feldversuchs erzielt wurden. Wie sich im jeweiligen Versorgungsgebiet Kosten und Nutzen zueinander verhalten würden, hängt von der Größe und Kundenstruktur des Versorgungsgebietes sowie sonstigen örtlichen Rahmenbedingungen ab. Man darf jedoch nicht vergessen, daß in jedem Fall zwei unterschiedliche, nicht zueinander passende Preisbildungssysteme und ihre Regeln miteinander vermischt werden. Dadurch, daß die Kunden sich nach dem (erzeugungskostenorientierten) Marktpreis richten, werden die Erlöse des Verteilerunternehmens reduziert. Die Erlösminderung entsteht dadurch, daß die Kunden das ganze Jahr über die Lastspitze reduzierten. Gegenüber dem Vorlieferanten gilt jedoch ein ganz anderes Preisbildungssystem: Das Verteilerunternehmen muß einen Leistungspreis entrichten, der sich in der Regel an nur drei Jahreshöchstlastwerten und nicht an Erzeugungskosten orientiert. Um Ergebnisneutralität zu erreichen, könnte das Versorgungsunternehmen allerdings den Durchschnittspreis anheben. Auch wenn sich ein lastabhängiger Tarif "rechnen" würde, wäre sein Einsatz, solange er sich am Lastverlauf des jeweiligen Verteilerunternehmens orientiert, aus volkswirtschaftlicher Sicht suboptimal. Denn wie bereits erwähnt, spiegelt er dann nicht die Erzeugungskosten, sondern die (in der Regel) davon abweichenden Stromversorgungskosten des jeweiligen Verteilerunternehmens wider. Nur Strompreise, die an den Erzeugungskosten orientiert sind, können dem Verbraucher signalisieren, welche zusätzlichen Kosten entstehen, wenn er seinen Stromverbrauch steigert und umgekehrt, und nur durch die Anwendung eines derartigen Preisbildungssystems kann ein daraus folgendes rationales Stromverbrauchsverhalten auch tatsächlich zu Einsparungen von Kraftwerkskapazitäten und dadurch langfristig zur Effizienzsteigerung des Stromversorgungssystems führen. Erst die Einführung einer solchen auf allen Ebenen der Stromversorgung gleichartigen Strompreisgestaltung kann als tatsächliche Anwendung der Marktwirtschaft (Güterhandel zu Marktpreisen) in der Elektrizitätswirtschaft betrachtet werden. In Anbetracht der anstehenden Liberalisierung der europäischen Stromwirtschaft ist zu erwarten, daß die Stromwirtschaft in Zukunft stärker als bisher marktwirtschaftlich organisiert sein wird. Zunächst werden nachfrageorientierte Marktpreise nur für die großen Abnehmer gelten. Früher oder später wird man jedoch dazu übergehen, Marktpreise auch an alle Endverbraucher weiterzugeben, um sie dann nur mit den Kosten zu belasten, die sie tatsächlich durch ihren Strombezug verursachen. Auch die Vergütung von Stromeinspeisungen würde dann entsprechend der durch die Einspeisung vermiedenen Kosten erfolgen, und Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke, Photovoltaikanlagen usw. würden dann zu Spitzenlastzeiten hohe und zu Schwachlastzeiten nur geringe Erträge erlösen. Mit dem durchgeführten Tarifversuch wurden bereits heute die Möglichkeiten einer kostenorentierten Preisbildung aufgezeigt, die die Anforderungen einer marktwirtschaftlichen Preisbildung erfüllt. Sie erfüllt auch die Anforderungen der Preisbildung auf einem Spotmarkt, denn die Preise können sich entsprechend der Nachfrageschwankungen unmittelbar ändern. Weiter ist die demonstrierte Preisbildung nach dem Eckernförder Tarif-Modell auf allen Ebenen der Stromwirtschaft, die marktwirtschaftlich gestaltet werden können, nämlich Erzeuger-, Verteiler- und Verbraucherebene, anwendbar. Schließlich ist es auch möglich, externe Kosten der Stromerzeugung in die Strompreise einzubeziehen, um den Ressourcenverzehr über den Strompreis richtig widerzuspiegeln.

Bewertet man das durchgeführte Tarifexperiment vor diesem Hintergrund, so läßt sich feststellen, daß zwei wichtige Erkenntnisse gewonnen wurden:

Zum einen, daß ein dynamischer Tarif problemlos und mittel- bis langfristig ohne große Mehrkosten zu realisieren ist, und zum anderen, daß er ohne größere Akzeptanzprobleme im Bereich der Haushaltskunden eingeführt werden könnte.

Für Gewerbekunden werden Akzeptanz, Verlagerungspotentiale und -möglichkeiten je nach Branchenzugehörigkeit vermutlich unterschiedlich ausfallen. Um hierüber genauere Aussagen machen zu können, müßten entsprechende Untersuchungen durchgeführt werden.

Zusammenfassend kann man sagen, daß sich die im Feldversuch entwickelte und getestete lastabhängige Echtzeit-Preisbildung insbesondere für die Preisbildung in einem marktwirtschaftlich organisierten Stromversorgungssystem, das aus volkswirtschaftlicher Sicht die optimale Lösung darstellt und dessen Realisierung bevorsteht, gut eignet.

Auch wenn sich ihr Einsatz für einzelne Versorgungsunternehmen unter den heute geltenden Preisbildungsbedingungen betriebswirtschaftlich noch nicht rechnet, erscheint ihre Einführung schon heute sinnvoll, insbesondere, um sich auf die Liberalisierung vorzubereiten und rechtzeitig Erfahrungen mit einer marktwirtschaftlichen Preisbildung, die über kurz oder lang zu erwarten ist, zu sammeln.

letzte Änderung: 27.03.2015