Security and Privacy in the Smart Grid

Der vermehrte Einsatz von erneuerbaren Energien, welche nicht ständig verfügbar und nur begrenzt speicherbar sind, erschweren die Steuerung der Stromnetze. Zur Anpassung der Energieerzeugung an den tatsächlichen Bedarf werden Smart Grids („intelligente Stromnetze“) aufgebaut, die eine Steuerung des Energieverbrauchs in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit ermöglichen. Die bereits vorhandenen Stromnetze werden hierzu um Kommunikationsnetze erweitert. Smart Meter („intelligente Stromzähler“) die beim Verbraucher eingesetzt werden, senden über die Kommunikationsnetze Messdaten zyklisch an die jeweiligen Stromnetzbetreiber. In Zukunft soll auch eine Steuerung von Haushaltsgeräten möglich werden. Daraus ergeben sich neue Herausforderungen in Bezug auf Sicherheit und Datenschutz. Die hier vorliegende Arbeit bietet eine kurze Einführung in die Grundlagen zum Thema Smart Grid. Es wird eine Referenzarchitektur definiert und die einzelnen Bestandteile des Smart Grids werden vorgestellt. Eine Auseinandersetzung mit den rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingungen sowie ein Überblick über den Stand der Entwicklungen intelligenter Stromnetze, insbesondere der Verbreitung von Smart Metern, vervollständigt die Grundlagen. Zusätzlich werden wesentliche Aspekte von Sicherheit und Datenschutz angesprochen. Darauf aufbauend wird die Sicherheit in Smart Grids untersucht. Hierzu werden die Ursachen für Bedrohungen im Rahmen einer Bedrohungsanalyse anhand eines Szenarios analysiert. Abgeleitet von den Ergebnissen der Bedrohungsanalyse werden Risiken innerhalb einer Risikoanalyse evaluiert und Maßnahmen empfohlen, um die festgestellten Risiken zu bewältigenThe increased use of renewable energy sources, which are not constantly available and only limited storable complicate the management of power grids. Smart Grids allowing control of energy consumption depending on availability will be built up in order to adapt energy generation on the actual demand of energy. For this purpose existing power grids are extended by communications networks. Smart meters located at the customer are used to send data periodically to the respective power company via communication networks. For the future there are also plans to control household appliances. This results in new challenges in terms of security and privacy. The following thesis provides a brief introduction to the basics of smart grids. A reference architecture will be defined and individual components of the Smart Grid are presented. A discussion of the legal and regulatory framework as well as an overview about the the current state of development with already installed smart meters completes the Smart Grid basics. In addition, key aspects of security and privacy are addressed. On this basis the security of smart grids is investigated. For this purpose the causes of threats will be analyzed in a threat analysis based on a scenario. Derived from the findings of the threat analysis, risks are evaluated within a risk analysis. Finally measures are recommended to address the identified risks

Optimierung von Verfahren zur Lösung rechtsrelevanter Wissensprobleme in kritischen Infrastrukturen : Befunde im Smart Grid und technikrechtliche Empfehlungen

Die Arbeit befasst sich mit dem vielschichtigen Interessenausgleich sowie der technikrechtlichen Regulierung an der Schnittstelle von Energiewirtschaftsrecht und Datenschutzrecht. Im Smart Grid wird für die Optimierung von Regulierungswissen ein Verfahren der Bundesnetzagentur vorgeschlagen. Durch dessen Anreicherung um Aspekte der datenschutzkonformen Technikgestaltung kann eine Komplexitätsreduzierung auch durch Visualisierung - angelehnt an das Bau- und Planungsrecht - erreicht werden

Die Nutzung von Daten aus dem Smart Metering für innovative Zusatzprodukte: Eine angebots- und nachfrageseitige Analyse im deutschen Markt

Der deutsche Energiemarkt befindet sich weiterhin in einem transformativen Wandel. Insbesondere der Begriff „Smart Metering“ wird seit etlichen Jahren immer wieder durch die Medien getragen. Anfang 2020 wurde nun die erforderliche Rechtssicherheit geschaffen, sodass Investitionen durch Energieversorger in die entsprechende Hardware erfolgen können, und der Rollout von digitalen Stromzählern ins Rollen kommt. Damit einher geht das Potential der Erzeugung von zahlreichen neuen Daten über das Verbrauchsverhalten der privaten Endverbraucher. Diese können zur Vereinfachung von Abrechnungsprozessen genutzt werden, aber auch die Basis zur Visualisierung und Analyse des Verbrauchs bilden. Ebenfalls sind sie eine mögliche Grundlage für neue innovative Dienstleistungen, die insb. im Kontext der Verbrauchstransparenz vom Kunden auch gefordert werden. Für den Energieversorger können sich neue Einnahmequellen ergeben, sowie Optionen zur Festigung der Kundenbeziehung. Die vorliegende Publikation hat das Ziel einen besseren Einblick in die zwei wesentlichen Stakeholder zum Themenfeld Smart Metering zu vermitteln: in die Sichtweisen und Absichten der Energieversorger, sowie in die Bedürfnisse der privaten Endverbraucher. Die Informationen dazu werden nach einem Mixed-Methods-Ansatz literaturbasiert und durch weitere Methoden, bspw. Befragungen, erhoben. Diese Ergebnisse sind wichtig, um die Ausgangssituation umfassend zu verstehen und damit eine sinnvolle Grundlage für weitere Forschungsarbeiten zu legen. Dabei werden zunächst Webseiten der Energieversorger einer Inhaltsanalyse unterzogen und verfügbare Informationen extrahiert. Als Vertiefung wurde eine Befragung als quantitative Querschnittsanalyse mit der Zielgruppe deutsche Energieversorger aufgesetzt, und ein Stand zur aktuellen und geplanten Nutzung von Kundenportalen, Smart Metering und möglichen Zusatzangebote erhoben. Kundenbedürfnisse wurden zunächst literaturbasiert als Review erhoben, und systematisieren den Bedarf an Lösungen zur Verbrauchstransparenz sowie die konkreten Informationsbedürfnisse. Eine Erhebung unter 1.000 privaten Haushalten zeigt weitere Indikationen zum Umgang mit dem Stromverbrauch. Damit bestätigt die Untersuchung die Informationsbedarfe und damit die Relevanz von entsprechenden Zusatzangeboten.:Abstract I Inhaltsverzeichnis II Abbildungsverzeichnis V Tabellenverzeichnis VII 1 Einleitung 8 1.1 Hardware zur Umsetzung von Smart Metering 8 1.2 Zeitliche Entwicklung des Rollouts in Deutschland 9 1.3 Datennutzung aus dem Smart Metering 12 1.4 Vorhergehende Untersuchungen zur Vorbereitung des Forschungsfeldes 13 1.5 Forschungsdesign und Konzeption der Publikation 14 2 Analyse der Energieversorger in Deutschland 17 2.1 Aufbau der Untersuchung 17 2.2 Quantitative Inhaltsanalyse der Webseiten deutscher Energieversorger 17 2.2.1 Untersuchungsziel 17 2.2.2 Methodik 18 2.2.3 Ergebnisse 22 2.2.4 Zusammenfassung 25 2.3 Durchführung einer Befragung unter Energieversorgern 26 2.3.1 Untersuchungsziel 26 2.3.2 Methodik 26 2.3.3 Ergebnisse 30 2.3.3.1 Kundenportal vorhanden oder geplant (Block 1, G1Q00001-4) 30 2.3.3.2 Funktionen des Kundenportals (Block 1, G1Q00001-4) 32 2.3.3.3 Stand der Einführung von Smart Metering (Block 2, G2Q0001-20) 34 2.3.3.4 Hintergründe zur Einführung von SM (Block 2, G2Q0001-20) 35 2.3.3.5 Umfang der Einführung von SM (Block 2, G2Q0001-20) 39 2.3.3.6 Verarbeitung der Daten aus dem SM (Block 2, G2Q0001-20) 41 2.3.3.7 Zusatzangebote mit Daten aus dem SM (Block 2, G2Q0001-20) 44 2.3.3.8 Daten über die Befragungsteilnehmer (Block 3, G1Q00001-4) 46 2.3.4 Zusammenfassung 49 2.4 Durchführung der Wiederholung der Erhebung (2020) 51 2.4.1 Untersuchungsziel und Methodik 51 2.4.2 Struktur der Befragung 51 2.4.3 Ergebnisse 55 2.4.3.1 Block 1: Nutzung und Funktionen des Kundenportals 55 2.4.3.2 Block 2: Einführung und Umfänge von Smart Metering 57 2.4.3.3 Block 3: Verarbeitung und Nutzung von Daten aus dem SM 61 2.4.3.4 Block 4: Abschließende Informationen 64 2.4.4 Zusammenfassung 66 3 Analyse der privaten Haushalte 68 3.1 Aufbau der Untersuchung 68 3.2 Literaturbasierte Analyse der Kundenbedürfnisse 68 3.2.1 Untersuchungsziel 68 3.2.2 Methodik 69 3.2.3 Ergebnisse 71 3.2.4 Zusammenfassung 80 3.3 Durchführung einer Erhebung unter privaten Haushalten 81 3.3.1 Untersuchungsziel 81 3.3.2 Methodik 82 3.3.3 Ergebnisse 82 3.3.4 Zusammenfassung 84 4 Zusammenführung 85 4.1 Ergebnisse der Teiluntersuchungen 85 4.2 Nächste Schritte 89 4.3 Weitere Limitationen 89 5 Literatur 91 6 Anhang 101 6.1 Fragebogen-Items des Online-Fragebogens 2015 101 6.2 Einladungstexte zur Befragung 103 6.2.1 Einführungstext 103 6.2.2 Text zum Nachfassen / Erinnerung 104 6.2.3 Einführungstext der Wiederholung der Studie 2020 10

Privatheit und Datenschutz in der intelligenten Überwachung: Ein datenschutzgewährendes System, entworfen nach dem "Privacy by Design" Prinzip

Überwachungssysteme haben sich in den letzten Jahren zu intelligenten Anlagen entwickelt. Sie erzeugen eine große Menge von sensiblen Informationen. Die rechtlichen Datenschutzgrundlagen für diese Systeme werden in dieser Arbeit herausgearbeitet. Es wird der technische Aufbau eines Überwachungssystems nach Privacy by Design aufgezeigt, das geringer in die in Privatsphäre der Betroffenen eingreift als konventionelle Systeme und dabei die technischen Vorteile intelligenter Verarbeitung bietet

Zukünftige Themen der Innovations- und Technikanalyse : Methodik und ausgewählte Ergebnisse (KIT Scientific Reports ; 7605)

Präsentation der Ergebnisse und Methodik des Projekts ITA-Monitoring" zur Identifizierung zukünftiger Themen der Innovations- und Technikanalyse für das BMBF und die Herausarbeitung ihrer jeweils besonderen Fragestellungen. Neben dem Thema "Elektromobilität" werden die Fragestellungen "Smart Grids", "Nichtmedizinische Anwendungen der Neurowissenschaften" und "Klebrige Informationen" dargestellt

Aspekte der Anreizkompatibilität im energiepolitischen Regulierungsrahmen: Ein Beitrag zu den Auswirkungen der Energiewende aus der Perspektive der Stromverteilnetze

Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind Aspekte der Anreizkompatibilität im energie-politischen Regulierungsrahmen aus der Perspektive der Stromverteilnetze. Ausgehend von der theoretischen Einordnung und den konkreten Auswirkungen der Energiewende auf die Stromverteilnetze als Plattform ihrer Umsetzung erfolgte die Entwicklung des konzeptionellen Modells der Anreizkompatibilität. Es ermöglicht im Regulierungsrahmen der Energiewende Regulierungselemente, die auf verschiedenen Wertschöpfungs-stufen wirken, zu erfassen und ihre Wechselwirkung zu analysieren. Ein konkretes Bei-spiel ist das EEG auf der Erzeugungsseite und die Anreizregulierungsverordnung im Netzbereich. Beide Vorgaben beeinflussen die jeweiligen Akteure, sind aber nicht auf-einander abgestimmt. So stehen sich Kapazitätserweiterung in der Erzeugung und Kosteneffizienz im Netzbereich als konträre Sachziele gegenüber. Im Ergebnis ist durch die Hinzuziehung der Anreizkompatibilität als Regulierungskriterium eine bessere Abstimmung der Maßnahmen möglich und schafft die Voraussetzung einer effizienten energiepolitischen Zielerreichung.:Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis III Abbildungsverzeichnis VIII Anlagenverzeichnis X Tabellenverzeichnis XI Abkürzungsverzeichnis XII Verzeichnis über verwendete Symbole und Variablen XIV 1 Überblick über Aufbau und Argumentationsfolge 1 1.1 Hintergrund und Problemstellung 1 1.2 Ziel und Struktur der Arbeit 4 2 Netzökonomische Grundlagen 8 2.1 Stromnetze in Deutschland 8 2.1.1 Aufbau, Anordnung und Stromnetzbetrieb 8 2.1.2 Einflussgrößen auf die Netzauslegung 10 2.1.3 Charakteristisches Verhalten der Einspeisung, Verbrauch und Speicher 11 2.2 Ökonomische Eigenschaften von Stromnetzen 17 2.2.1 Einordnung der Verteilnetze in die Wertschöpfung der Stromversorgung 17 2.2.2 Gesamtwirtschaftliche Einordnung 19 2.2.3 Betriebswirtschaftliche Einordnung 25 3 Energiepolitik in Deutschland – Stromsektor im Fokus 28 3.1 Das energiepolitische Zieldreieck 28 3.2 Beispiele ausgewählter energiepolitischer Wegmarken 30 3.3 Ziele und Instrumente im deutschen Energiekonzept 32 3.4 Begriffliche Einordnung der Energiewende im Stromsektor 36 4 Empirische Analyse zur Erzeugungs- und Verbrauchslastentwicklung 39 4.1 Vorgehensweise und Datenbasis 40 4.2 Methodische Einordnung, Aufbau und Aggregationsebenen 42 4.3 Annahmen und Zeitdimension der Szenarien 45 4.3.1 Szenarien Über- und Untererfüllung Ausbaukorridor EEG 2014 46 4.3.2 Entwicklung der installierten Leistung der EE 47 4.3.3 Entwicklung der Verbrauchslast 51 4.4 Ausgewählte Ergebnisdarstellung zur zeitlichen Verteilung von Einspeisung und Verbrauch 52 4.4.1 Fallbeispiel: Starke Wind- und PV-Einspeisung und schwache Verbrauchslast 52 4.4.2 Fallbeispiel: Schwache Wind- und PV-Einspeisung und starke Verbrauchslast 56 4.5 Ausgewählte Ergebnisdarstellung zur räumlichen Verteilung der installierten Erzeugungskapazität 59 4.5.1 Fallbeispiel: Erneuerbare Erzeugungsleistung 59 4.5.2 Fallbeispiel: Anteil EE-Stromerzeugung am Letztverbraucherabsatz 61 4.6 Sensitivitätsanalyse: Fortschreitender Ausbau der PV-Erzeugung und Überschusspotentiale für Speicher 64 5 Konkrete Auswirkungen der Energiewende auf die Stromverteilnetze 69 5.1 Veränderungen im Stromverbrauch 69 5.2 Veränderungen in der Erzeugung 72 5.2.1 Treiber der Energiewende in der Stromerzeugung 72 5.2.2 Merkmale der Energiewende im Erzeugungsbereich 75 5.3 Zusammenarbeit der Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber 81 5.4 Integration von Stromspeichern 83 5.5 Aufgabenentwicklung der Verteilnetzbetreiber 84 5.6 Ausgewählte Untersuchungen zur Netzentwicklung 87 5.6.1 dena: Verteilnetzstudie 2012 88 5.6.2 Netzentwicklungsplan Strom 2013 91 5.6.3 Plattform Energienetze: Verteilernetzstudie 2014 92 5.6.4 Agora Energiewende: Stromspeicher in der Energiewende 2014 94 5.6.5 dena: Einführung von Smart Meter in Deutschland 2014 96 5.6.6 Studiensynopse Netzausbau und kritische Würdigung der Untersuchungsergebnisse 98 5.7 Zwischenfazit 101 6 Anreizregulierung und Ausgestaltung der Netzentgelte in Deutschland 106 6.1 Begriff und Ziele der Regulierung 106 6.2 Grundlegende Regulierungsansätze 108 6.2.1 Gegenstand und Zeitpunkt des Regulierungseingriffes 108 6.2.2 Systematisierung grundlegender Regulierungsansätze 110 a. Kostenbasierte Regulierungsansätze 111 b. Performancebasierte Regulierungsansätze 112 c. Kombinierte Regulierungsansätze 113 6.3 Anreizstrukturen und Zielverfolgung der Erlösobergrenzenregulierung 114 6.3.1 Wirkungsweise der Anreizregulierung in den ersten beiden Regulierungsperioden 114 6.3.2 Beschreibung der Elemente der Regulierungsformel 118 6.3.3 Veränderte Anreize für die dritte Regulierungsperiode 123 a. Veränderte EOG-Formel 123 b. Wirkungsweise Kapitalkostenabgleich 124 6.3.4 Effizienzvergleich 126 6.4 Ausgestaltung der Netzentgelte in Deutschland 128 6.4.1 Rechtlicher Rahmen 128 6.4.2 Aktuelles Verfahren zur Ermittlung der Netznutzungsentgelte 129 7 Anreizkompatibilität im Regulierungsrahmen der Energiewende und der Entgeltregulierung 134 7.1 Terminologie und Begriffszusammenhänge der Anreizkompatibilität 134 7.2 In die Regulierung involvierte Akteure und ihre Ziele 137 7.2.1 Exkurs: Ebenen der Gesamtbetrachtung 137 7.2.2 Betrachtung ausgewählter Akteure 138 7.2.3 Zielgegenüberstellung der gesetzgebenden Organe, Netzbetreiber und Netznutzer 141 7.2.4 Diskussion zum Regulierungsrahmen ausgewählter Akteure 145 c. Technische Lösungsmöglichkeiten 146 d. Wirtschaftlich-rechtlicher Regulierungsrahmen 147 7.3 Anreizkompatibilität im Regulierungsrahmen 150 7.3.1 Zielkonflikt zwischen Energiewende und Anreizregulierung 150 7.3.2 Auswirkungen der Unbundling-Vorschriften 153 7.3.3 Technologieeinführung intelligenter Messsysteme 155 a. Derzeitige Regelungen im EnWG 156 b. Gesetzesentwurf Messstellenbetriebsgesetz mit Einführung einer Preisobergrenze 156 7.3.4 Regulatorischer Rahmen für Stromspeicher 160 7.4 Sachverhalte zur Anreizkompatibilität innerhalb der Wertschöpfungskette 162 7.4.1 Privilegierter Netzanschluss von EEG- und KWK-Anlagen 162 7.4.2 Abschaltung von EEG- und KWK-Anlagen 164 7.4.3 Direktvermarktung und Steuerungsbedarf in den Verteilnetzen 167 7.4.4 Netzentgelte, netzdienliches Verbrauchsverhalten und Lastflexibilität 169 7.5 Ergebnisüberblick und Bewertung der Anreizkompatibilität 173 8 Fazit und Perspektiven 176 8.1 Reformbedarf der Anreizregulierung 176 8.2 Grenzen der Regulierung 177 8.3 Resilienz durch Priorisierung im energiepolitischen Dreieck 179 8.4 Paradigmenwechsel in der Betrachtung der Regulierung – integrierte Anreizsysteme für Flexibilitätsoptionen 180 8.5 Entwicklungsoptionen in der Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch 181 8.6 Abschließendes Resümee 183 Bibliographie CXCII Rechtsquellenverzeichnis CCXVI Wissenschaftlicher Werdegang des Verfassers CCXIX Bibliographische Beschreibung CCXXI Selbstständigkeitserklärung CCXXI

Digitalisierung in der Immobilienwirtschaft

DIGITALISIERUNG IN DER IMMOBILIENWIRTSCHAFT Digitalisierung in der Immobilienwirtschaft / Bölting, Torsten (Rights reserved) ( -

Dezentrales Lastmanagement zum Ausgleich kurzfristiger Abweichungen im Stromnetz

In dieser Arbeit wird ein vollständig dezentrales Konzept zum Last- und Erzeugungsmanagement vorgestellt, mit dem sich Stromverbraucher und dezentrale Stromerzeugungsanlagen selbst organisieren können, um kurzfristig präzise Laständerungen durchzuführen. Dabei sollen nicht nur größere Stromverbraucher in Industriebetrieben, sondern auch Haushaltsgeräte (z. B. Gefrierschränke) und dezentrale Stromerzeugungsanlagen einbezogen werden