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HMD 61(4) - August 2024 - IT für die Energiewende

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Neueste Veröffentlichungen

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  • Zeitschriftenartikel
    IT-Lösungen zur Erbringung von Regelleistung aus PV-Anlagen unter Verwendung der Smart-Meter-Infrastruktur
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) McCulloch, Manuela; Ebe, Falko; Lorenz, Heiko; Schwarz, Moritz; Zhang, Zhongran; Graeber, Dietmar
    Dieser Artikel präsentiert eine innovative Lösung zur Integration von PV-Anlagen in den Regelreservemarkt unter Nutzung der deutschen Smart-Meter-Infrastruktur. Angesichts der steigenden Nachfrage nach Regelreserve und den hohen Preisen im Markt stellt die effiziente Regelung von PV-Anlagen eine attraktive Option für mehr Angebot auf dem Regelreservemarkt dar. Bisher verhinderten technische und regulatorische Hürden eine Marktteilnahme. Der Artikel zeigt eine mögliche Lösung auf, validiert diese durch Laboruntersuchungen, und demonstriert die prinzipielle Eignung der vorgeschlagenen technischen Lösung für diesen Zweck. Dieser Ansatz bietet neue Perspektiven für den Einsatz erneuerbarer Energien und deren Rolle im Strommarkt, insbesondere im Hinblick auf die Bereitstellung von Systemdienstleistungen. This article presents an innovative solution for integrating PV systems into the control reserve market using the smart meter infrastructure. In view of the increasing demand for control reserve and the high prices on the market, the efficient control of PV systems is an attractive option for increasing the supply in the control reserve market. Until now, technical and regulatory hurdles have prevented market participation. The article presents a possible solution, validated by laboratory tests, and demonstrates the basic suitability of the proposed technical solution for this purpose. This approach offers new perspectives for the use of renewable energies and their role in the electricity market, particularly with regard to the provision of ancillary services.
  • Zeitschriftenartikel
    Ereignisvariable Tarife zur Lastverschiebung von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen im Prosumer-Haushalt
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Kübler, Claudius; Essers, Julien; Niehs, Eike; Engel, Bernd; Grandel, Matthias
    Der Artikel beschreibt zunächst die aktuellen technischen und regulatorischen Rahmenbedingungen für Lastverschiebung im Prosumer-Haushalt. Seit Ende 2023 sind alle Rahmenbedingungen weitestgehend definiert, um in den nächsten Jahren automatisierte tarifbasierte Lastverschiebungen in den Markt einzuführen. Die vom Gesetzgeber geforderten flexiblen Tarife als Anreiz zur Lastverschiebung werden näher analysiert. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dynamischen Tarifen, bei denen die Vertriebspreise dynamisch an die Marktergebnisse der Strombörse gekoppelt werden. Auf Basis einer Marktübersicht und der Ergebnisse einer qualitativen Expertenbefragung von 12 Stadtwerken und Lieferanten erfolgt eine Bewertung dynamischer Tarife. Es wird ein alternatives Tarifkonzept auf Basis des Tarifanwendungsfalles 5 (ereignisvariabler Tarif) vorgestellt. Bei diesem Tarif werden drei bzw. vier Tarifstufen dynamisch an den Börsenpreis angepasst. Dieses Tarifkonzept ist datensparsamer und einfacher in den IT-Systemen umzusetzen als die notwendige Zählerstandsgangmessung (Tarifanwendungsfall 7) mit einem Messwert pro ¼ h bzw. h bei dynamischen Tarifen. Auch weist der ereignisvariable Tarif eine geringere Komplexität sowie ein geringeres Kostenrisiko für die Endverbraucher auf. Der Beitrag beschreibt die dafür notwendige Signalisierung zwischen dem Messstellenbetreiber (Gateway-Administrator), dem Smart Meter Gateway und einem Home Energy Management System zur automatischen Übermittlung der Tarifsignale. In einem quantitativen Vergleich auf Basis der Börsenstrompreise des Jahres 2023 werden verschiedene Ausgestaltungsvarianten des ereignisvariablen Tarifs mit einem dynamischen Tarif und einem Einheitspreistarif verglichen. The article describes the current technical and regulatory framework for load shifting in prosumer households. Since the end of 2023, all the framework conditions have been largely defined for introducing automated tariff-based load shifting to the market in the coming years. The flexible tariffs required by law as an incentive for load shifting are analyzed in more detail. A particular focus is placed on dynamic tariffs, in which the sales prices are dynamically linked to the market prices of the electricity exchange. Dynamic tariffs are evaluated on the basis of a market overview and the results of a qualitative expert survey of 12 municipal utilities and suppliers. An alternative tariff concept based on tariff use case 5 (event-driven tariff) is presented. With this tariff, three or four tariff levels are dynamically adjusted to the exchange price. This tariff concept is more data-efficient and easier to implement in the IT systems than the meter reading profice (tariff use case 7) with one measurement value every 1/4h resp. 1 h which is required for dynamic tariffs. The event-driven tariff is also less complex and carries a lower cost risk for end consumers. The article describes the necessary signaling between the metering point operator (gateway administrator), the smart meter gateway and a home energy management system for the automatic transmission of tariff signals. In a quantitative comparison based on the market prices of the electricity exchange for 2023, different design variants of the event-driven tariff are compared with a dynamic tariff and a standard price tariff.
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  • Zeitschriftenartikel
    Referenzarchitektur Cybersicherheit im Föderalsystem Deutschlands
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Rehbohm, Thomas; Sandkuhl, Kurt
    Cybersicherheitsarchitekturen sind im Föderalsystem Deutschlands elementarer Bestandteil der digitalen Daseinsvorsorge für Gesellschaft, Wirtschaft und Verwaltung. In Deutschland stehen neben dem Bund alle Länder vor vergleichbaren Herausforderungen, die Akteure ihrer Region dergestalt in eine Architektur einzubinden, dass eine gegenüber Cybersicherheitsbedrohungen resiliente IKT-Infrastruktur entsteht. Sofern die Länder eine harmonisierte Architektur implementiert haben, kann die Gesamtarchitektur im Binnenverhältnis der Länder in kooperativer und komplementärer Zusammenarbeit mit dem Bund und für Europa aufwachsen. Das Ziel der hier vorgestellten Forschungsarbeit ist es, die Verzahnung der systemrelevanten Akteure der regionalen und föderalen Cybersicherheit zu unterstützen und zu vereinfachen. Konkret werden dazu sowohl die inter-organisationalen Prozesse und davon betroffenen Rollen und Organisationseinheiten bei Land, Kommune und Unternehmen der Privatwirtschaft als auch gemeinsam nutzbare Komponenten einer Cybersicherheitsorganisation betrachtet und in Form einer Unternehmensarchitektur dokumentiert, die zu einer Referenzarchitektur weiterentwickelt werden soll. Die Modellierung der Referenzarchitektur in der Modellierungssprache ArchiMate wird in Auszügen vorgestellt. This article discusses cybersecurity architectures in the context of Germany’s federal system. The architecture presented are to become a fundamental component of the German and at the same time digital services of general interest for society, the economy and the administration. At the time when the hybrid threat situation and the supply of fossil fuels are a matter of constant debate in politics and the media, all of the German federal states face compareable challenges. The European Union, Germany and Germanys constituent the federal states have had to recognise how very fragile social and societal cohesion is. Bottlenecks, as they have become increasingly likely in electricity and gas supply, are transferable to ICT infrastructures. The aim of the cybersecurity architecture described here is to enable cybersecurity actors at the national and federal level to network more closely to strengthen resilience against threats. The architecture set out here will be further refined in an iterative evaluative manner and represents a federal solution to the challenges of the asymmetric threat landscape. Apart from a possible and future legal change in the distribution of competences in Germany, this research paper considers cybersecurity in the context of a distributed and federal structure.
  • Zeitschriftenartikel
    Blockchain-Technologie in der Energiewirtschaft – Blockchain als Treiber der Energiewende
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Knoll, Matthias
  • Zeitschriftenartikel
    IT – Enabler der Energiewende
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Hooß, Kerstin; Knoll, Matthias; Welter, Jürgen
    Der Umbau des Energiesystems von einer weitgehend hierarchischen hin zu einer stark dezentralisierten und nachhaltigen Struktur erfordert umfassende Überlegungen zur Entwicklung geeigneter IT-Lösungen. Dabei beeinflussen einerseits der Stand technischer Entwicklungen, andererseits der Stand der Regulatorik und Standardisierung die Verfügbarkeit und die Akzeptanz „passender“ Anwendungssysteme. Es wird zudem deutlich, dass weniger das Fehlen innovativer Ansätze in der IT, als vielmehr geeignete Wege zur „richtigen“ Kombination bereits verfügbarer – und vielfach auch bereits in anderen Bereichen bewährter – Technologien und Komponenten den notwendigen niederschwelligen IT-Einsatz erschweren. Dieser Einführungsbeitrag stellt daher ausgehend von den Besonderheiten des im Umbau befindlichen Energiesystems zentrale Technologien, Konzepte und Elemente im IT-Kontext vor, die notwendig sind, um die Herausforderungen bewältigen zu können. Ein Ausblick rundet den Beitrag ab. The energy system transformation leading from largely hierarchical to highly decentralized structures require comprehensive consideration on how to develop suitable IT solutions. The availability and acceptance of “suitable” application systems are affected by the state of technical development on the one hand and the state of regulation and standardization on the other. However, not the lack of innovative approaches in IT, but rather the lack of suitable ways of combining technologies and components that are already available—and in many cases already proven in other areas— make the necessary low-threshold use of IT more difficult. This article therefore introduce important IT-based concepts and components necessary to overcome the energy system transformation challenges. The article concludes with an outlook on further topics.
  • Zeitschriftenartikel
    Mehr als Vollzeit: Fractional CIOs in KMUs
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Kratzer, Simon; Westner, Markus; Strahringer, Susanne
    Auch kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) benötigen zunehmend ein effektives Informationstechnologie- (IT)-Management, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Im Vergleich zu großen Unternehmen verfügen KMUs jedoch oft nicht über die Ressourcen, die Arbeitgeberattraktivität oder den Bedarf, um einen Chief Information Officer (CIO) in Vollzeit zu beschäftigen. Um diese Lücke zu schließen, hat eine wachsende Zahl von Expertinnen und Experten weltweit damit begonnen, CIO-Dienste in Teilzeit anzubieten. Auf diese Weise erhalten KMUs Zugang zu erfahrenen und kompetenten IT-Führungskräften zu einem Bruchteil der Kosten und ohne langfristige Verpflichtungen. Während diese so genannten „Fractional CIOs“ in der Praxis bereits einen Mehrwert schaffen, gibt es noch kaum wissenschaftliche Untersuchungen zu diesem neuen Phänomen. In einem größeren Forschungsprojekt mit insgesamt 62 Fractional CIOs aus 10 Ländern wurden daher eine Definition, Typen verschiedenartiger Engagements und Erfolgsfaktoren abgeleitet. Die vorliegende Studie fasst die Ergebnisse zusammen und setzt sie in Bezug zum deutschen Markt, indem sie drei Fractional CIOs/CTOs aus Deutschland befragt. Es zeigt sich, dass die folgenden vier Engagement-Typen von Fractional CIOs für KMUs in verschiedenen Situationen von Nutzen sind: Strategisches IT-Management, Restrukturierung, Skalierung und Hands-on Support. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass Vertrauen, die Unterstützung durch das Top-Management-Team und die Integrität des Fractional CIOs Schlüsselfaktoren für den Erfolg von Fractional CIO-Engagements sind. Für den deutschen Markt werden die Ergebnisse durch drei befragte Fractional CIOs/CTOs weitgehend bestätigt. Die Fractional CIOs/CTOs können zwar keine genauen Gründe für die geringe Akzeptanz der Rolle nennen, betonen aber ihr Wertpotenzial für den deutschen Markt. Small and medium-sized enterprises (SMEs) also increasingly need effective information technology (IT) management to remain competitive. However, compared to large enterprises, SMEs often do not have the resources, employer appeal, or need to employ a full-time Chief Information Officer (CIO). To bridge this gap, a growing number of experts around the world have begun offering CIO services on a part-time basis. In this way, SMEs gain access to experienced and skilled IT executives at a fraction of the cost and without long-term commitments. While these so-called “Fractional CIOs” are already adding value in practice, there is still almost no scientific research on this new phenomenon. Therefore, in a larger research project with a total of 62 Fractional CIOs from 10 countries, a definition, engagement types, and success factors were derived. This study summarizes the results and relates them to the German market by interviewing three Fractional CIOs/CTOs from Germany. The following four Fractional CIO engagement types are found to offer value for SMEs in various situations: Strategic IT management, Restructuring, Rapid scaling, and Hands-on support. Further, the study finds that trust, top management team support, and the Fractional CIO’s integrity are the most important factors for Fractional CIO engagement success. The results are largely confirmed for the German market by three interviewed Fractional CIOs. While the Fractional CIOs cannot specify the exact reasons for the role’s low adoption, they emphasize its value potential for the German market.
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    IKT-Konzepte zur Digitalisierung von MicroGrids und deren Betriebsführung
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Hallmann, Marcel; Pietracho, Robert; Komarnicki, Przemyslaw; Du, Jia Lei; Niederkofler, Michael; Käfer, Peter
    Der Artikel befasst sich mit der Entwicklung intelligenter MicroGrids in lokalen Verteilungsnetzen und der dafür notwendigen Informations- und Kommunikationstechnik-Infrastruktur (IKT) und deren Rahmenbedingungen. Die geopolitischen und technischen Bedingungen für die Schaffung moderner Energiesysteme erfordern die Einführung fortschrittlicher Telemetriesysteme. Der Beitrag stellt das Konzept zweier realer Demonstrationssysteme vor, die für die Verwaltung und Kontrolle von Energiegeräten in Verteilnetzen sowie für den Energiefluss zwischen ausgewählten Punkten im Netz entwickelt wurden. Es werden zwei unabhängig voneinander arbeitende Systeme in Deutschland und Österreich vorgestellt, um die Integrität und Zuverlässigkeit des Betriebs von erneuerbaren Energie Anlagen zu erhöhen. In dem Artikel werden ebenfalls Lösungsszenarien und positive Aspekte der einzelnen getesteten Systeme vorgestellt. Der Artikel soll den Nachweis erbringen, dass die Flexibilität dieser Systeme bei der Anpassung an sich ändernde Netzparameter, Kundenverhalten und Anforderungen der Netzbetreiber erhöht werden muss. The article focuses on the development of intelligent MicroGrids in local distribution networks. Geopolitical and technical conditions for the creation of modern energy systems, require the implementation of advanced telemetry systems. The paper presents the concept of two demonstration systems designed to manage and control energy appliances in distribution grid and the flow of energy between selected points in the network as well. Two independently operating systems in Germany and Austria are presented to increase the integrity and reliability of RES-related system operation. Solution scenarios and positive aspects of the individual systems tested are also presented. Increasing the flexibility of these systems in adapting to changing network parameters, customer behaviour and network operator requirements was discussed.
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    Sichere Digitalisierung als Motor der Energiewende: Eine Einschätzung
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Plattner, Claudia; Laupichler, Dennis
  • Zeitschriftenartikel
    Erweiterung der Klassifikation von Funktionalitäten von Supply Chain Management Informationssystemen
    (HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Papert, Marcel; Weiß, Thomas; Wiesnet, Patrick; Weber, Johannes
    Ziel dieser Studie ist es, die Taxonomie der Funktionalitäten von Supply Chain Management Informationssystemen (SCM IS) zu erweitern, um deren Bewertung und Auswahl im heutigen volatilen und disruptiven Geschäftsumfeld zu unterstützen. Aufbauend auf früheren Arbeiten identifiziert diese Studie neue Funktionalitäten, die das SCM verbessern. Die Autoren führen eine Literaturrecherche sowie eine Inhaltsanalyse von über 89 Spezifikationsdokumenten von SCM IS Anbietern durch. Mithilfe der Analyse werden 12 Funktionalitäten identifiziert, die sich auf Analyse und Prognose, Planung und Design, Logistik, Lagerhaltung und Informationsmanagement konzentrieren. Die erweiterte Taxonomie von Funktionalitäten soll Praktiker und Wissenschaftler bei der Auswahl von SCM IS unterstützen. Die Ergebnisse sollen helfen, funktionale Anforderungen des SCM an SCM IS zu formulieren. The purpose of this study is to extend the taxonomy of supply chain management information system (SCM IS) functionalities to support their evaluation and selection in today’s volatile and disruptive business environment. Building on previous work, this study identifies new functionalities that enhance SCM. The authors conduct a literature review and content analysis of over 89 specification documents from SCM IS vendors. The analysis identifies 12 functionalities focused on analysis and forecasting, planning and design, logistics, warehousing, and information management. The extended taxonomy of functionalities is intended to assist practitioners and researchers in selecting SCM IS. The results are expected to help formulate SCM functional requirements for SCM IS.