Dynamische Stromtarife – dynamisch umgesetzt

Das STROMDAO Energy Application Framework

Alles startklar für den 1.1.2025 und die dann für alle Stromanbieter verpflichtenden dynamischen Stromtarife? Habt ihr schon die Tarifmodelle ausgearbeitet und Signal- und/oder Ereignisquellen identifiziert? Ist die Kundeninformation schon vorbereitet? Habt ihr schon mit allen Beteiligten gesprochen? Da gibt es noch einiges zu klären und zu tun. Aber eine Frage ist dabei noch viel wichtiger: Wie setzt ihr eure Tarife jetzt konkret um? Anders gefragt: Sind die internen Prozesse, allen voran die IT, darauf eingestellt, alle notwendigen Daten sicher zu erfassen, mit Preissignalen zu verknüpfen, die jeweils aktuellen Strompreise zu berechnen und anzuwenden sowie am Monatsende korrekte, verlässliche Rechnungen an all die Kunden herauszusenden, die solch einen Tarif gebucht haben?

Auch wenn das Thema auf den ersten Blick nicht so sexy klingt, ist es für uns als Spezialisten für die Software- und IT-Seite der Stromwirtschaft extrem wichtig – und für unsere Kunden genauso.

In diesem Artikel stellen wir euch unser Software- und Serviceportfolio vor, das wir unter dem Namen "STROMDAO Energy Application Framework" (EAF) zusammengefasst haben.

Dynamische Stromtarife – ein Auffrischungskurs

Ab dem 1. Januar 2025 müssen Stromanbieter einen dynamischen Stromtarif im Angebot haben, sofern dies technisch machbar und wirtschaftlich sinnvoll ist. So steht es im § 41a Absatz 1 des Energiewirtschaftsgesetzes:

(1)     Stromlieferanten haben, soweit technisch machbar und wirtschaftlich zumutbar, für Letztverbraucher von Elektrizität einen Tarif anzubieten, der einen Anreiz zu Energieeinsparung oder Steuerung des Energieverbrauchs setzt. Tarife im Sinne von Satz 1 sind insbesondere lastvariable oder tageszeitabhängige Tarife. Stromlieferanten haben daneben für Haushaltskunden mindestens einen Tarif anzubieten, für den die Datenaufzeichnung und -übermittlung auf die Mitteilung der innerhalb eines bestimmten Zeitraums verbrauchten Gesamtstrommenge begrenzt bleibt.

Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat sich Gedanken gemacht, wie das technisch genau funktionieren soll und welche Anwendungsfälle es geben soll. Das Ergebnis ist die "Technische Richtlinie BSI TR-03109-1: Anforderungen an die Interoperabilität der Kommunikationseinheit eines intelligenten Messsystems". Diese Verordnung legt fest, welche Tarifanwendungsfälle (TAFs) ein Smartmeter sowie das damit verbundene Gateway abbilden können müssen. Die ersten fünf TAFs zeigen konkrete Möglichkeiten für dynamische Stromtarife auf:

TAF 1: Datensparsame Tarife

Neben den dynamischen Stromtarifen schreibt der Gesetzgeber auch einen datensparsamen Tarif für Privathaushalte vor, analog zu den bereits bestehenden Stromtarifen mit regelmäßigen Abschlagszahlungen und einmal jährlicher Ablesung und Abrechnung. Der TAF sieht allerdings vor, dass mindestens ein Zählerstand pro Monat erfasst wird. Außerdem kann man damit auch die Summe verschiedener Zähler auswerten, zum Beispiel von einem Stromzähler und einem Zähler für eine PV-Anlage.

TAF 2: Zeitvariable Tarife

Vielleicht erinnert sich der eine oder die andere noch an die Tag- und Nachttarife, die über zwei unterschiedliche Zähler erfasst wurden. Aber mit Smart Metering kann man die Tarife viel genauer einstellen, nicht nur nach Tageszeit, sondern zum Beispiel auch mit Sonderzonen fürs Wochenende oder einer Rasterung nach Jahreszeiten.

TAF 3: Lastvariable Tarife

Stromanbieter und Netzbetreiber müssen zusammenarbeiten, um die Netzlast auszugleichen und die Spannung im Rahmen bestimmter Parameter zu halten. Deshalb macht es Sinn, auch den Stromtarif dafür zu nutzen – als ersten vollständig dynamischen Stromtarif in dieser Liste.

TAF 4: Verbrauchsvariable Tarife

Diese Tarife kann man sich wie eine Art Rabattsystem vorstellen, bei dem man als Kunde einen Nachlass bekommt. Der Strompreis richtet sich danach, wie viel Strom man in einem bestimmten Zeitraum verbraucht. Als ersten Ansatz für so einen Tarif gab es mal die Strompreisbremse. Damit wurde der Strompreis für bis zu 80 % unseres Vorjahresverbrauchs festgelegt. Mit Smart Metering kann man so einen Tarif gleichfalls viel genauer gestalten und beispielsweise auch einen Zeitfaktor mit einbeziehen.

TAF 5: Ereignisvariable Tarife

Hinter diesem simplen Begriff verbirgt sich der Heilige Gral der dynamischen Stromtarife: Der Strompreis wird per Ereignis gesteuert. Bei der Definition dieses TAFs dachte man wahrscheinlich an Preissignale wie den Börsenstrompreis. Aber eigentlich sind hier der Innovation keine Grenzen gesetzt. Bei STROMDAO setzen wir dieses Konzept übrigens schon in unserem GrünStromBonus um. Damit belohnen wir die Nutzung von regional erzeugten Strom aus erneuerbaren Quellen.

Die Umsetzung – ein Pflichtenheft für Stromanbieter

Die "Technische Richtlinie BSI TR-03109-1" beschäftigt sich nur mit einem Teilaspekt, nämlich mit der Datenerfassung und der Information der Verbraucher. Aber natürlich muss es auch das technische bzw. Software-Gegenstück bei den Stromanbietern geben, damit das alles umgesetzt werden kann. Diese sehen sich daher einem umfangreichen Aufgabenkatalog gegenüber:

Datenerfassung

Sie müssen die von den Smartmeter Gateways gelieferten Daten rechtssicher erfassen und zur eigenen Verwendung aufbereiten.

Signalerfassung

Das Gleiche gilt übrigens auch für die verwendeten Signale, auf denen die jeweilige Dynamik basiert. Bei den zeitvariablen Tarifen ist das noch am einfachsten: Die Zeittabelle wird einmal erstellt und dann im System hinterlegt. Jede Änderung wäre eine Vertragsänderung mit den Verbrauchern, mit Sonderkündigungsrecht natürlich. Doch auch alle anderen Signale – die können ganz unterschiedlich aussehen – müssen rechtssicher, verlässlich und in Echtzeit eingebunden werden.

Verknüpfung und Stromtarifermittlung

Als Nächstes müssen wir die Verbrauchs- und Signaldaten miteinander verknüpfen und daraus die aktuellen Strompreise berechnen. Oft wird hier wohl zunächst der aktuelle Strompreis nach einem vorgegebenen Algorithmus aus den Signalen ermittelt. Das kann eine einfache Formel sein, à la „Börsenstrompreis + X“. Es gibt aber auch komplexere Algorithmen, vor allem, wenn mehrere Signale berücksichtigt werden sollen.

Rückkanal für die Kundeninformation

Die Idee hinter den dynamischen Stromtarifen ist ja nicht nur, dass die Preise je nach Marktlage steigen oder fallen. Es geht auch darum, dass die Verbraucher lernen, bewusster mit Energie umzugehen. Aber dafür brauchen sie vor allem eins: Informationen. Sie müssen wissen, was der Strom gerade kostet und ob er in absehbarer Zeit günstiger oder teurer wird. Der Stromanbieter sollte hier also idealerweise prognostische Daten liefern – am besten sogar angereichert mit weiteren Infos, etwa zur Ursache der Schwankung oder dazu, aus welchen Quellen der Strom stammt und zu welchen Anteilen. Diese Daten sollten dem Nutzer angezeigt werden, zum Beispiel in seinem Energiemanagementsystem oder in einer App bzw. auf einer Website. Über eine API-Schnittstelle können die Daten auch verwendet werden, den Stromverbrauch zu automatisieren: So könnte ein geeignetes Energiemanagementsystem (zum Beispiel das von uns federführend mitentwickelte https://casa-corrently.de/) bei einem bestimmten Strompreis automatisch die Waschmaschine starten oder das Elektroauto laden. Also zum Beispiel, indem er intelligente Geräte so einstellt, dass sie bei einem bestimmten Strompreis automatisch die Waschmaschine starten oder sein Elektroauto laden.

Buchhaltung: Abrechnung, Rechnungsstellung und Inkasso

Und nicht zuletzt muss der Stromanbieter monatlich verlässliche und transparente Rechnungen verschicken, die Beträge abbuchen bzw. die Zahlung überwachen, sowie – wo notwendig – Inkasso-Maßnahmen einleiten. Umgedreht müssen natürlich die eingekauften Leistungen (Strom, Netznutzung, Messstellen etc.) beglichen werden. Das wird durchgehend komplizierter, weil jetzt nicht mehr mit Abschlägen hantiert und nach Erhalt des Jahresendzählerstandes abgerechnet wird. Jetzt muss granular erfasst werden (und für den Endverbraucher in der Rechnung ersichtlich sein), wann wie viel Strom zu welchem Preis ausgeliefert wurde. Das erhöht den Aufwand um einiges.

Randbemerkung: Dynamische Stromtarife und der Cashflow

Bei dem bisherigen Abschlags-/Jahresendabrechnungsmodell konnten Kunden und Stromanbieter relativ genau kalkulieren: Die Anbieter erzielten einen kontinuierlichen, wenig schwankenden Strom von Einnahmen – und umgedreht wussten die Kunden, wann sie wie viel zu zahlen hatten. Rückerstattungen oder Nachzahlungen hielten sich im Normalfall in Grenzen.

Mit den neuen, dynamischen Stromtarifen ändert sich hier einiges: Erstens wird nach der Lieferung bezahlt (der Abschlag ist ja eine Vorauszahlung), und zweitens schwanken die Rechnungsbeträge für die Kunden und die Einnahmen für die Stromanbieter. So können die Rechnungen für die Kunden im Sommer zum Beispiel deutlich günstiger ausfallen, weil dann viel Strom von Heimsolaranlagen geliefert wird. Dadurch entstehen Einnahmelöcher bei den Stromanbietern, die aber trotzdem Fixkosten und langfristige Lieferverträge bezahlen müssen. Wer hier nicht richtig plant, kann schnell in Schwierigkeiten kommen. Auch dafür muss ein System gewappnet sein und entsprechend reagieren können.

Neue Aufgaben für alte Systeme

Viele Stromanbieter sind schon seit Jahrzehnten oder noch länger am Markt. Entsprechend haben sie Best Practices für ihre Prozesse entwickelt und umgesetzt, die auch von der IT abgebildet werden. Die gesamten Systeme neu aufzusetzen, um die Anforderungen der dynamischen Stromtarife zu erfüllen, wäre ein massiver Aufwand, der sich wirtschaftlich nicht rechnet und das Potenzial zu großen Problemen hat, da IT-Systeme nun mal nicht immer von Anfang an perfekt laufen.

Die Herausforderung ist also, die nötigen Prozesse und Systemveränderungen, um die dynamischen Stromtarife zu ermöglichen, in die bestehende Prozess- und IT-Landschaft zu integrieren – und zwar ohne Unterbrechung des Betriebs.

Glücklicherweise ist die Datenverarbeitung in der Stromwirtschaft strikt reguliert – was dazu führt, dass in der Mehrzahl der Fälle eines von wenigen Standardprodukten zum Einsatz kommt. Und auch die Hardware-/Rechenzentrumsseite ist geklärt. Es wird wohl bei keinem Stromanbieter mehr vorkommen, dass eine entscheidende Funktion von irgendeinem Uralt-Server ausgeübt wird, der irgendwo in der hintersten Ecke einer Abstellkammer steht. Und ja, solche Fälle kommen in der Wirtschaft durchaus vor. Deshalb halten sogenannte Resilience-Rechenzentren, die im Notfall den IT-Betrieb von Unternehmen übernehmen, oft ein ganzes Museum aus alten Rechnern vor. Denn gerade viele Großrechner sind seit Jahrzehnten im Einsatz – und ihr Ersatz war bisher wirtschaftlich nicht rentabel.

Nun bleibt Stromanbietern eine Totalsanierung ihrer IT wohl erspart. Dennoch stehen sie vor einer umfassenden Aufgabe, die sie auf zwei Arten lösen können – In-House und extern:

In-House

Die Einbindung dynamischer Stromtarife In-House zu erledigen, hat unbestreitbare Vorteile, da die eigenen Leute das System und die Prozesse am besten kennen. Doch das muss noch nicht zur besten Lösung führen; zudem ist das IT- und Management-Personal, das solche Transformationsprozesse beherrscht, rar, teuer und in der Firma möglicherweise nicht vorhanden.

Zum anderen gilt für IT-Projekte ja stets, dass sie doppelt so lange dauern und doppelt so teuer werden wie geplant. Hier entsteht also ein Kosten- und Risikofaktor, der sich möglicherweise nur schwer abschätzen lässt. Zudem sieht der Gesetzgeber zwar aktuell noch keine expliziten Sanktionen für Stromanbieter vor, die zum 1. 1. 2025 keine dynamischen Stromtarife anbieten, obwohl sie es können sollten. Aber das kann sich rasch ändern. Und die Ausrede „Wir sind noch nicht so weit“ zieht dann nicht unbedingt.

In vielen Fällen ist es daher besser, die Einbindung (und damit auch einen Teil des Risikos) auszulagern.

Extern

Hier werden die Stromanbieter sich nach einem Gesamtpaket aus Software sowie der notwendigen Beratungs-, Implementierungs- und eventuell auch Betriebskompetenz umschauen. Gefragt dürften dabei flexible, modulare Lösungen sein, die sich in das bestehende System einklinken lassen, ohne dabei bestehende Prozesse mehr als nötig zu verändern. Und genau das bieten wir mit dem STROMDAO Energy Application Framework an.

Das STROMDAO Energy Application Framework

Wie lassen sich dynamische Stromtarife schaffen, die für die Kunden den richtigen Anreiz setzen, Energie zu sparen bzw. diese möglichst aus erneuerbaren und regionalen Quellen zu beziehen?

Dies war eine der Kernfragen, die am Anfang unserer Arbeit bei STROMDAO standen. Aus dieser Arbeit ist nicht nur der GrünStromIndex (GSI), ein Signalgeber ganz im Sinne des TAF5, entstanden, sondern auch Casa Corrently, das Energiemanagement für Privathaushalte und Gewerbe, das unter anderem die Daten des GSI in nutzbringende Informationen und Handlungsanweisungen übersetzen kann.

Aus diesen Erfahrungen sowie unseren Kooperationen mit Kunden, Stromanbietern, Konsortien und anderen Organisationen ist so ein modulares Maßnahmen- und Lösungspaket entstanden, das wir unter dem Namen „Energy Application Framework“ zusammengefasst haben.

Das Energy Application Framework …

• unterstützt innovative Tarifmodelle nach den Tarifanwendungsfällen 1 bis 5, die nachhaltiges Energieverhalten belohnen.

• fördert die Implementierung von intelligenter Verbrauchserfassung sowie dynamischer und nachhaltiger Energiemanagementsysteme bei Letztverbrauchern.

• ist Signal-agnostisch: Wir können jedes beliebige Signal von Zeitvorgaben über den Börsenstrompreis bis hin zu komplexeren Signalen wie dem GSI einbinden.

• vereinfacht die Implementierung dynamischer Stromtarife, u. a. durch Containerisierung.

• Schafft eine resiliente und vollständige Prozesskette von Zählerstandsmessung bis zur Abrechnung.

• ist durch einen „API first“-Ansatz nicht nur skalierbar und modular, sondern setzt auch flexibel an die meisten auf dem Markt befindlichen ERP- und Buchhaltungssysteme auf.

• vereinfacht die Systemwartung und -pflege durch den Aufbau in Microservices.

Energy Application Framework – der Prozess

Das EAF übernimmt die Implementierung eines dynamischen Stromtarifs und den Betrieb der dafür fünf Prozessschritte:

Ablesung

Jeder dynamische Stromtarif lebt und stirbt mit der präzisen, zuverlässigen und kontinuierlichen Erfassung der Verbrauchsdaten in Echtzeit. Der Metering Service erfasst die Daten von intelligenten Zählern (Smart Meters) und überträgt sie an das System.

Aufbereitung

Der Metering Service bereitet die so erfassten Daten zudem auf: Sie werden validiert, konsolidiert und je nach Notwendigkeit mit anderen Daten angereichert. So wird sichergestellt, dass alle Daten vollständig für die weiteren Prozessschritte vorliegen.

Settlement

Der nächste Schritt ist das Settlement, die eigentliche Abrechnung. Hier werden die Daten mit den dynamischen Stromtarifen zusammengeführt. Vereinfacht ausgedrückt sortiert dieser Schritt die Daten in unterschiedliche virtuelle Zähler für die unterschiedlichen Strompreise, die sich aus den Vorgaben und Signalen des dynamischen Stromtarifs ergeben. So entsteht eine Berechnungsgrundlage für die nächsten Schritte.

Clearing

In diesem Schritt geht es um die Abstimmung zwischen Verbrauchern und Stromlieferanten. Dazu werden die im Schritt „Settlement“ erstellten Abrechnungen konsolidiert. Dabei kommt auch ein sogenannter Abgrenzungsalgorithmus zum Einsatz, denn es kann sein, dass ein erfasster Verbrauchszeitraum genau auf der Grenze zwischen zwei Stromtarifzeiträumen liegt. So könnte etwa bei einem zeitvariablen Tarif der Wechsel von der einen Stufe auf die andere um 8 Uhr morgens geschehen, während das erfasste Verbrauchsintervall von 7:53 Uhr bis 8:08 Uhr dauert. Hier muss der Verbrauch anteilig auf die Tarifstufen verteilt werden – unter korrekter Behandlung von Rundungsfehlern.

Am Ende des Clearing-Schritts steht dann eine einheitliche Übersicht der Forderungen und Verbindlichkeiten.

Debit

Abschließend erfasst der Metering Service auch alle Zahlungsströme: Die Zahlungen der Verbraucher werden verarbeitet und auf die Konten der Energieversorger übertragen. Auch Mechanismen für das Auslösen von Zahlungserinnerungen und Mahnverfahren lassen sich so etablieren.

Energy Application Framework – transparente Informationen

Damit dynamische Stromtarife die ihnen vom Gesetzgeber zugedachte Aufgabe erfüllen, Letztverbraucher zu einem bewussten und nachhaltigen Energiekonsum zu führen, müssen die jeweiligen Anbieter ihren Kunden entsprechende Informationen zur Verfügung stellen, etwa den aktuellen Verbrauch, den aktuellen Strompreis sowie die Entwicklung des Letzteren in der näheren Zukunft. Ideal wären auch beispielsweise Informationen zu anstehenden Verbrauchsereignissen: „Wie viel Strom braucht ein Waschgang meiner Spülmaschine?“ etc.

Umgedreht benötigen die Stromanbieter selbst einen Zugang zum Informationsabruf und sowie zur Steuerung des Systems von simplen Anpassungen bis hin zur Einbindung eines neuen Preissignals.

Zu diesem Zweck setzt das STROMDAO EAF eine sogenannte MVC-Struktur auf: Model, View, Controller.

Das unabhängig von der Benutzeroberfläche agierende „Model“ umfasst alle oben beschriebenen Prozesse des Metering Services: Hier werden die Daten sowie die Geschäftslogik verwaltet. Und hier sind zudem Datenstruktur und Anwendungsregeln hinterlegt.

Der „View“ ist der Informationsbereich der Benutzeroberfläche. Hier werden die jeweils notwendigen Daten visuell dargestellt. Der View kann dabei Informationen an Kunden-Interface wie Apps oder Websites liefern, aber auch als API-Schnittstelle zur Verfügung stehen, damit die Informationen in ein externes Energiemanagementsystem eingebunden werden können. Deshalb setzen wir auch hier auf einen „API First“-Ansatz. Entsprechend kann „View“ auch die internen Systeme der Stromanbieter beliefern.

Der „Controller“ bildet die zweite Hälfte (den Input-Bereich) der Benutzeroberfläche. Auch hier gilt „API First“, denn die Anwendungsbereiche sind ganz unterschiedlich: Letztverbraucher müssen zum Beispiel ihre Kundenstammdaten ändern können, Rechnungen abrufen, Rückfragen stellen etc. Interne Admins müssen wiederum auf das „Model“ zugreifen und dieses steuern bzw. anpassen können.

Das wirft natürlich die Frage auf, wie das System sicherstellt, dass die richtigen User Zugriff auf die richtigen Daten und Steuerungsmöglichkeiten erhalten – also die Frage nach Sicherheit und Authentifizierung.

Energy Application Framework – Sicherheit und   Authentifizierung

Das STROMDAO EAF setzt auf zahlreiche Sicherheitsmechanismen wie die Verifizierung von Zählerkennungen, der von den Kunden übermittelten Tarifinformationen (im Abgleich mit den Daten des Stromanbieters) sowie die Verifizierung der Clearings.

Für Verifizierung und Datenverschlüsselung kommen digitale Signaturen zum Einsatz: Mittels Public Key verifizierte JSON-Web-Tokens (JWT) dienen als Signatur von Tarifinformationen sowie Clearings und kommen zudem bei der Übermittlung der Zählerstände zum Einsatz.

SelfSovereign Identities (SSI) sorgen für größtmögliche Datensouveränität der Nutzer: Jedes Subjekt hat dabei die volle Kontrolle über die eigene Identität – unabhängig von einer zentralisierten Autorisierung. So wird etwa jede Preisinformation als SSI behandelt.

Durch dezentrale Identifikatoren (DID) können alle SSI von jeder Stelle identifiziert werden. So stellen wir sicher, dass etwa Tarifinformationen aus legitimen Quellen stammen und unverfälscht ins System eingespeist werden.

Zusammengenommen sind SSIs ein zentrales Werkzeug, um Konsens sowie Transparenz (und damit Vertrauen) zwischen Letztverbrauchern, Stromanbietern, Messstellenbetreibern und anderen Stakeholdern zu schaffen.

Fazit

Das STROMDAO Energy Application Framework ermöglicht es Stromanbietern, flexibel eigene dynamische Stromtarife zu schaffen – und setzt dabei auf bestehende Systeme auf. Es ist dabei modular aufgebaut und lässt sich ganz auf die jeweiligen Bedürfnisse und technischen Gegebenheit abstimmen. Zudem lässt es sich dank unserer Beratungs- und Supportleistungen zügig implementieren und produktiv schalten.

Seid ihr Stromanbieter und möchten zukünftig dynamische Tarife anbieten? Dann sollten wir miteinander sprechen – damit ihr von der Expertise und den Erfahrungen eines Branchenvorreiters in diesem Bereich profitieren könnt.

Oder seid ihr einfach nur neugierig und möchtet mehr über die technischen Hintergründe dynamischer Stromtarife und ihrer Umsetzung erfahren?

Wir freuen uns in jedem Fall auf euren Kontakt.

Meldet Euch gerne per Mail an kontakt@stromdao.com