Zusammenfassung
Das Leitbild einer smarten Umgebung, von smarten Lebensräumen, ist durch die Vision eines nachhaltigen Wohlstands geprägt, basierend auf dem allgegenwärtigen Einsatz von Sensoren und Informations- und Kommunikationstechnologie. Energie ist der zentrale Punkt und der Erfolg von z.B. Smart Cities wird an der Beantwortung der Energiefrage gemessen. Entscheidend ist die optimale Technologienutzung, um lokal Elektrizität zu produzieren, zu speichern und zu verbrauchen. Endverbraucher werden zu Prosumer (produzierende Konsumenten). Dies verändert den Energiemarkt radikal mit der Notwendigkeit für neue Konzepte wie das Crowd Energy (CE)-Konzept als Bottom-up-Ansatz: Durch kollektive Anstrengung ist eine größere Effizienz in der Energienutzung möglich.

Paradigmenwechsel und sozio-technisches Energieverständnis
Energie ist die Lebensgrundlage der heutigen Gesellschaft, die zuverlässige Energieversorgung ist eine Voraussetzung für nachhaltigen Wohlstand; Energie ist aber auch ein Gebrauchsgut (Commodity). Die technologische Entwicklung begünstigt eine Rollenveränderung der bisherigen Konsumenten hin zu Prosumern und führt zu einem Paradigmenwechsel in der Energieversorgung von „TO YOU“ zu „WITH YOU“ [1]. Wohlstand und Komfort sollen dabei nachhaltig gesichert werden. Eine wechselseitige Abhängigkeit zwischen Gesellschaft und Energieversorgung besteht; gemeinsam setzen sie Rahmenbedingungen, bieten Entfaltungsmöglichkeiten und beschreiben Restriktionen. Folglich ist die Entwicklung der Energieversorgung eine Frage der Entwicklung der Gesellschaft und umgekehrt. Die Energieplanung, d.h. Produktion, Speicherung und Verbrauch, ist ein zentraler Punkt in der Energiekonzeption für smarte Lebensräume.

Ein neuer Konzeptansatz ist Crowd Energy (CE), welcher ein Smart Grid auf der Niederspannungsebene beschreibt [1]. Der Ansatz beschreibt die Verfügbarkeit von Elektrizität, unabhängig davon, aus welcher Energieform Strom gewonnen wird. Der wesentliche Unterschied zu anderen Konzepten liegt im Bottom-up-Ansatz, der eine Kooperation von Prosumern und der Bündelung ihrer Ressourcen mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) vorsieht. Prosumer sind das zentrale Element einer Crowd und ermöglichen durch ihre Eigenständigkeit, Strom zu produzieren, zu speichern und an andere Mitglieder der Crowd abzugeben, eine Effizienzsteigerung anhand eines lokalen Produktion-Verbrauch-Prinzips. Dabei werden Themen wie Kooperation, Ressourcenteilung und Beitrag zur Gesellschaft vermehrt angesprochen und reichen weit über rein technische und wirtschaftliche Betrachtungen hinaus. Ähnliche Konzepte finden sich auch in anderen Bereichen, z.B. Car-Sharing, Book-Sharing oder als einer der ältesten Ansätze der Maschinenring. Das CE-Konzept ist nicht losgelöst vom gesamten Elektrizitätsnetzwerk zu betrachten. Es beinhaltet unter anderem grundsätzliche infrastrukturelle Faktoren wie Micro-Grid-Strukturen, neue Baustandards, technische Lösungen zur Einbindung von Konsumenten in das Netzwerk durch Smart Home Lösungen oder zukunftsweisende Datenverarbeitung zur Bewältigung des erhöhten Koordinationsaufwandes.

Derzeit stehen in Energiediskussionen technische und ökonomische Aspekte im Fokus. Bezüglich CE ist dies zu kurz gegriffen. Das CE-Konzept bietet ein umfassenderes Verständnis von Energie und integriert neben dem eigentlichen wirtschaftlichen Gut weitere Aspekte wie ökologische Ressource, strategisches Mittel und soziale Notwendigkeit [2], sowie als Erweiterung das interpersonelle Konstrukt (Abb. 1). Der Paradigmenwechsel erfordert und bedingt ein klareres Verständnis davon, was eine Gesellschaft unter Energie versteht. Für zukünftige Entscheidungsträger im Energiebereich beschreiben die fünf unterschiedlichen Sichten auf Energie das sozio-technische Verständnis im gesellschaftlichen Kontext:

• Energie als Ware integriert Energie in ein ökonomisches und betriebswirtschaftliches Verständnis.
• Energie als ökologische Ressource betont den Einfluss von Energieproduktion und Energiekonsum auf den Menschen, die Umwelt und zukünftige Generationen.
• Energie als strategisches Mittel betont die außerordentliche Rolle von Energie zur Erlangung von nationaler Sicherheit, ökonomischer Vitalität, sozialer Kohäsion und militärischer Stärke.
• Energie als soziale Notwendigkeit betont die Erfordernis eines gerechten Stromzugangs, wie auch den gerechten Schutz vor den Folgen der Energieproduktion und des Energiekonsums.
• Energie als interpersonelles Konstrukt betont als Folge des technologischen Wandels die erweiterte Konzeption von Energie hin zu einem stärkeren sozialen und kollektiven Gebilde.

Abb. 1: Erweiterte Energie-Sichtweisen. Basierend auf [2].

Das Crowd Energy-Konzept
Crowd Energy basiert auf eigenständigen, intelligenten Verbrauchs-, Produktions- und Speichersystemen (Abb. 2). Eine iGSL-Zelle (intelligent Generation, Storage, Load) ist die kleinste Einheit und kann z. B. ein Gebäude repräsentieren. Crowd Energy bedeutet, dass diese einzelnen Zellen miteinander kooperieren, indem sie Informationen und Strom austauschen. Das hervorgerufene lokale Produktion-Verbrauchs-Prinzip definiert eine Verteilungsfrage zwischen Zellen mit Stromüberschuss und Zellen mit Stromdefizit. Ausfälle in der internen Stromverfügbarkeit müssen von externen Lieferanten sichergestellt werden.
Abb. 2: Crowd Energy Konzept.

Prosumer bilden den Kern einer Crowd, wobei auch reine Konsumenten Mitglied einer Crowd sein können. Eine Crowd besteht aus mindestens zwei Zellen. Die Größe von Crowds ist unterschiedlich und hängt vor allem von Faktoren der Produktions- und Verbrauchsprofile ab. Eine Crowd hat im Wesentlichen zwei Eigenschaften: Stärke und Potential. Die Stärke beschreibt die Zusammenarbeit und Kooperation zwischen den Mitgliedern, während das Potential für die technische Fähigkeit, genügend Strom für den Austausch zu produzieren, steht.

Die Zellstruktur verfolgt einen Bottom-up-Ansatz und eine kooperative Haltung. Die Bereitschaft Strom zu teilen benötigt das Mitwirken aller Beteiligten, wobei intrinsische und extrinsische Motivationspunkte adressiert werden. Folglich definiert Crowd Energy eine kollektive Anstrengung von Individuen, Profit- und Non-Profit-Organisationen, welche ihre Ressourcen mit Hilfe von IKT-Instrumenten bündeln, um den Energiewandel voranzutreiben [1]. Das CE-Konzept verfolgt einen humanzentrierten Ansatz zur Bewältigung zukünftiger energiebezogener Herausforderungen.

Das Management eines CE-Netzwerkes beruht auf einem integrierten Prozess, gemeinsamen Werten und Zielen sowie einer gemeinsamen Verantwortung bezüglich der Risiken, aber ebenso der Aufteilung von Vorteilen [3]. Die Gegenseitigkeit stellt neue Anforderungen an das Management des Netzwerkes und erweitert bestehende Aufgaben. Ein Crowd Energy Management Framework umfasst Infrastruktur (Ausbau und Instandhaltung), Verwaltung von Technologien, ein klassisches und crowdspezifisches Lastmanagement sowie ein soziales Elektrizitätsmanagement. Letzteres berücksichtigt die Fähigkeiten, Fertigkeiten und sozialen Aspekte der relevanten Akteure und integriert diese in ein Wertschöpfungsnetzwerk. Dies bedeutet, Informationen, die eine Crowd bzw. deren Mitglieder produzieren, sinnvoll in den Gesamtprozess einzubauen, um eine nachhaltige Wertschöpfung zu generieren. Impliziert sind damit einerseits die Dezentralisierung von Produktion und Speicherung und andererseits die substantielle Veränderung in Gesellschaft, Wirtschaft und Politik durch das Aufgreifen der verschiedenen Energie-Sichtweisen.

Das Konzept ermöglicht den CE-Mitgliedern finanzielle Vorteile, welche direkt aus der Eigenproduktion der Ware Strom und deren lokalen Austausch resultieren: Kosteneinsparungen, zusätzliche Einnahmemöglichkeiten, eine stärkere Verhandlungsposition, erweiterte Handlungsspektren und tiefere Solidaritäts- und Netzausbaubeiträge. Neben den finanziellen Vorteilen, welche mit CE einhergehen, mindert das lokale Produktion-Verbrauch-Prinzip die Auswirkungen bisheriger Produktionsprinzipien auf die lokale Umwelt-, Luft-, Wasser- und Bodenqualität. Aus strategischer Sicht ermöglicht CE eine gewisse Unabhängigkeit zum Gesamtnetzwerk.

Aus sozialer Sicht kann CE einkommensschwachen Haushalten den Bezug von grüner Energie ohne Eigenproduktion ermöglichen. Mit dem CE-Konzept erhalten altruistische Mitglieder die Möglichkeit, Nachbarn gezielt mit Energie zu versorgen. Andererseits profitieren egoistische Mitglieder ebenfalls von der Struktur, da sie keine oder tiefere Solidaritätsbeiträge für den Netzausbau zahlen müssen. Es ist zudem anzunehmen, dass der Zusammenschluss von iGSL-Zellen zu einer Crowd weitere soziale, nicht energie-relevante Vorteile, welche sich aus der kooperativen Strombereitstellungsstruktur ergeben, ermöglichen: Wenn CE auf interpersonellen Beziehungen beruht, dann ermöglichen die Erfahrungen mit dem CE-Konzept die Förderung des sozialen Austausches zwischen Mitgliedern, mindert sozio-ökonomische Gräben, verstärkt den Austausch anderer lokal produzierter Güter, steigert möglicherweise die Freiwilligenarbeit und ermöglicht die Anwendung weiterer „Sharing Economy“-Modelle innerhalb der Gruppe.

Wertschöpfungsnetzwerk
Der durch die technologische Entwicklung begünstigte Paradigmenwechsel bedingt Veränderungen über die gesamte Energiekette von der Produktion bis zum Konsum. Das technische System beschreibt den Kontext, in welchem die Akteure eines Smart Grids Artefakte anwenden, verändern und gegebenenfalls wieder zur Verfügung stellen. Die Dynamik in diesem sozio-technischen System verändert zugrundeliegende Eigenschaften des Marktes: von einem quasi-monopolistischen zu einem kompetitiv-orientierten Markt. Eine solche Veränderung hat sich zuletzt in der Telekommunikationsbranche vollzogen. Wesentliche Merkmale eines kompetitiv-orientierten Marktes sind unter anderem ein anspruchsvolles Produkt- und Service-Sortiment, Business of Excellence, Einnahmen pro Kunde sowie ein integrierter Wertschöpfungsprozess.

In diesem angepassten Wertschöpfungsprozess müssen alle beteiligten Stakeholder betrachtet werden (ganzheitliche Sichtweise). Gemeinsame Werte und Ziele sowie gemeinsame Verantwortung bezüglich Risiken aber auch der Aufteilung von Vorteilen sind hier charakteristisch. Nachhaltiges Vertrauen und Engagement aller Beteiligten sind substantiell, da diese die Basis für langfristige Partnerschaften und folglich Stabilität der Wertschöpfung Sind. 

Bezüglich Crowd Energy werden neben traditionellen Akteuren wie Stromproduzenten, Stromverteilern oder Konsumenten ebenso neue Akteure wie Prosumer und Service Provider sowie unterstützende Akteure wie Gerätehersteller, IKT-Unternehmen berücksichtigt. Im Zentrum steht der Prosumer einer iGSL-Zelle, der mit anderen Zellen eine Crowd bildet. Durch Kooperation mit anderen Zellen erzeugt die Gemeinschaft Werte für sich selbst und kann sich im Idealfall aus Lastmanagement-Sicht temporär vom gesamten Elektrizitätsnetzwerk entkoppeln. Daher ist die Crowd ein eigenständiges Netzwerk in einem übergeordneten Netzwerk. Wenn daher von einer Crowd im Zusammenhang mit einem Wertschöpfungsnetzwerk gesprochen wird, werden sowohl die Ansicht der Crowd mit ihrem eigenen Wertschöpfungsprozess, als auch die Wertschöpfung im gesamten Netzwerk, das heißt die Crowd in Verbindung mit anderen Stakeholdern, thematisiert.

Prosumerverhalten, Kooperation und kollektive Ziele
Die Partizipations- und Mitgestaltungsmöglichkeiten von Endkonsumenten sind in einer CE-Umgebung diametral zu denen in einer traditionellen, von zentralisierter Produktion und staatlichem Einfluss geprägten Umgebung. Es stellt sich somit die Frage, wie sich Prosumer angesichts neuer technischer Möglichkeiten und individualisiertem Energieverständnis in einer Gruppe verhalten und organisieren werden. Hat sich die Verhaltensforschung im Energiebereich während der vergangenen Jahrzehnte mit dem Energiekonsum in einem System zentralisierter Energieproduktion befasst, muss sich die Forschung zukünftig mit Aspekten der sozialen Normen, Beitrags- und Kooperationsverhalten von CE-Mitgliedern, Selbstorganisation von Crowds, Entscheidungsfindung und dem Verhalten von Prosumern auseinandersetzen. Das Prosumerverhalten, welches sich mit den neuen individuellen Möglichkeiten zur Stromproduktion, -speicherung, -konsum, -verkauf und –teilen von Prosumern in einer Crowd befasst [4], wird im Rahmen der Dezentralisierung für alle Beteiligten im Wertschöpfungsnetzwerk eine wichtige Rolle spielen.

Das Crowd Energy-Konzept bietet den einzelnen Mitgliedern eine Vielzahl an unterschiedlichsten Vorteilen. Die meisten Vorteile bedingen allerdings auch das zwingende Mitwirken anderer Community-Mitglieder. Der Bezug von günstiger Energie, eine umweltschonende Energieproduktion, verbesserte Luftqualität oder wirtschaftliche Entwicklung im ländlichen Raum bedingen, analog zum zentralisierten System, einen gewissen Grad an kollektiver Zusammenarbeit. Im Gegensatz zum zentralen System beschränkt sich die kollektive Zusammenarbeit in einer Crowd nicht mehr alleine auf den Stromkonsum, sondern erweitert die Konzeption von kollektiver Zusammenarbeit auf Bereiche der Stromproduktion, -speicherung und dem -austausch innerhalb der Crowd. Somit hängt die Stärke von Crowd Energy nicht nur von technischen Elementen ab, sondern insbesondere auch vom Kooperationsverhalten der einzelnen Mitglieder, um sowohl individuelle als auch kollektive Ziele zu erreichen.

Die Theorie des kollektiven Handelns der Gruppe besagt, dass ein kollektives Ziel und die daraus resultierenden Vorteile für die Gruppenmitglieder nicht ausreichen, um Individuen zu einem angemessenen Beitrag zum kollektiven Ziel zu motivieren [5]. Als möglicher Grund wird gerne das Trittbrettfahrer-Problem angeführt. Individuen haben keinen Anreiz, zu einem kollektiven Ziel beizutragen, wenn andere Mitglieder selber nicht beitragen, aber trotzdem in den Genuss des kollektiven Ziels bzw. Gutes oder Vorteils kommen, da sie nicht von der Community ausgeschlossen werden können (öffentliches Gut-Problem). Dieses Problem führt dazu, dass das Gut suboptimal bereitgestellt wird. Für Crowd Energy bedeutet dies ebenfalls eine suboptimale Bereitstellung durch die einzelnen Mitglieder: Einzelne Mitglieder können somit von Bemühungen anderer profitieren, z. B. eine energieautarke Community zu bilden, ohne selbst beitragen zu müssen. Die Stärke von Crowd Energy entfaltet sich erst, wenn die Community das öffentliche Gut-Problem überwinden und die Kooperationsrate zwischen den einzelnen Teilnehmern erhöhen kann.

Olsons Theorie lehnt sich an das traditionelle Bild des homo oeconomicus an, welches einen eigennützigen und rational denkenden Menschen porträtiert. Neuere Verhaltensforschung aus der Ökonomie und Psychologie revidieren dieses Bild: Individuen nehmen bewusst individuelle Kosten wahr, um anderen Menschen unter die Arme zu greifen.

Die Erkenntnisse der modernen Verhaltensökonomie bieten ein wertvolles theoretisches und praktisches Fundament, wie Menschen kooperieren und vor allem wie Menschen unter den richtigen Settings Vorteile durch Crowd Energy in Selbstorganisation erzielen können. Die Notwendigkeit der Kooperationsbereitschaft unter Prosumern (Stärke der Crowd) ist auch unter dem Gesichtspunkt des optimalen Ressourceneinsatzes (Potenzial der Crowd) von tragender Bedeutung. Kooperation zwischen Menschen zu stromrelevanten Punkten besitzt Neuheitswert und bedarf mit „Energie als interpersonellem Konstrukt“ einer neue Sichtweise auf Strom.

S. Teufel, Y. Hertig, M. Gstrein, B. Teufel

Referenzen

[1] S. Teufel, B. Teufel: The Crowd Energy Concept. Journal of Electronic Science and Technology, Vol.12, No. 3, pp. 263–269, 2014.

[2] P. Stern, E. Aronson: Energy Use. National Academies Press, Washington, D.C., 1984.

[3] M. Gstrein, S. Teufel: Crowd Energy Management: New Paradigm for the Electricity Market. Journal of Electronic Science and Technology, Vol. 13, No. 3, pp. 165–205, 2015.

[4] Y. Hertig, S. Teufel: Prosumer Involvement in Smart Grids. Proc. 35th International Conference on Organizational Science Development, 2016.

[5] M. Olson: The Logic of Collective Action: Harvard economic studies. Harvard University Press, Cambridge, Mass., 1971.