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Bild: al_ter, iStock
Powerline

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Kommunikation in komplexen Netzen

Text: Georg Offner, Devolo
Datenkommunikation bildet das Rückgrat intelligenter Stromnetze. Die Kommunikation über die Powerline bietet sich hier besonders an. Das Netz übernimmt dabei die Datenkommunikation selbst und macht sich so doppelt nützlich.

Eine zentrale Aufgabe bei der Entwicklung des intelligenten Stromnetzes ist die Datenkommunikation zwischen Erzeugern, Verbrauchern und Betreibern des Energienetzes. Im Wettbewerb der Kommunikationstechnik stehen die verschiedensten Ansätze. Die Bandbreite reicht hier von eigenen Glasfaser-Netzen über Funktechnik bis hin zur Nutzung der bestehenden Netzinfrastruktur via Powerline.

Mit 150-500 kHz im Verteilnetz

Der Aachener Powerline-Pionier Devolo erforscht und entwickelt seit der Gründung im Jahr 2002 die Powerline-Technik. Für die Datenkommunikation im Niederspannungsnetz hat man sich für die G3-PLC im Frequenzband zwischen 150 und 500 kHz entschieden. Hier verbinden sich die Vorteile einer hohen Reichweite und eines hohen Datenvolumes für Smart-Metering- und Smart-Grid-Anwendungen. Großflächige Smart-Metering-Pilottests in Hamburg und Berlin haben dies bestätigt. Von einem 180 000 Quadratmeter messenden Berliner Cluster mit einer Netz-Infrastruktur aus den 60er Jahren, bis hin zur Erprobung in der modernen Hamburger Europapassage – beim Pilottest mit 1000 PLC-Modems untersuchten die beteiligten Unternehmen die Technik umfassend in der Praxis. Für einen realistischen Test des G3-PLC-Netzwerks wurde gemäß BSI-Vorgaben kommuniziert: ein Datengenerator im Modem simuliert das Datenaufkommen eines intelligenten Messsystems inklusive TLS-Verschlüsselung und transportiert diese IP-Daten im Stromnetz. So konnte die Leistungsfähigkeit des G3-PLC-Netzes beurteilt werden, ohne dass final standardisierte Smart-Meter-Gateways oder Backendsysteme benötigt wurden.

Unter extremen Bedingungen wurde die Leistungsfähigkeit der G3-PLC-Technik erprobt. Dafür wurde in den Testgebieten ein Vollausbau mit intelligenten Messsystemen abgebildet, um das maximal mögliche Datenaufkommen im Netz zu erzeugen. Das Frequenzband zwischen 150 und 500 kHz hat sich zur Datenübertragung bewährt: Selbst beim Vollausbau war genügend Bandbreite vorhanden, um alle Daten stabil und zuverlässig zu übertragen. Darüber hinaus galt es, die Netzabdeckung effektiv zu testen. Dies wurde ausgiebig erprobt. Von den Etagenzählern im obersten Stockwerk eines Berliner Hochhauses, durch einen langen Straßenzug, bis hin zu einer unterirdischen Trafostation konnten die Zählerdaten problemlos und zuverlässig übertragen werden. Repeater wurden in keinem der Netzcluster benötigt. In diesem Rahmen wurde auch der Vergleich zu verschiedenen Funktechniken gezogen: Gerade bei unterirdischen Zählerräumen oder Trafostationen verhinderte die Stahlbeton-Konstruktion der Gebäude eine Funkübertragung. Eine hundertprozentige Gebäudedurchdringung ist nur mit PLC-Technik gewährleistet.

Ein Netz, viele Möglichkeiten

Die Powerline-Kommunikation eignet sich für viele weitere Anwendungen im Smart Grid. Die Anzahl der Anlagen, die Strom aus erneuerbaren Energien generieren steigt und somit auch der Anteil volatilen Stroms. Die Überwachung des Netz-Zustandes wird daher immer wichtiger. Von verschiedenen Messstellen im Niederspannungsnetz müssen die Messwerte möglichst zeitnah zum Netzbetreiber gelangen. An den Messorten liegt nur selten ein Lichtwellenleiter und eine Funkverbindung erhöht Aufwand und Kosten. Powerline-Kommunikation bietet sich als Lösung an.

Die alte Rundsteuertechnik wird langsam außer Dienst gesetzt. Ein einfacher und günstiger Ersatz wird benötigt. Die Lösung auch hier: Powerline-Kommunikation. Die hohe Reichweite der G3-PLC ist ihr großer Vorteil. Damit können beispielsweise Straßenlaternen gezielt und energiesparend gesteuert werden. Die Möglichkeiten enden nicht bei klassischen Netzthemen: Vom EVU betriebene Wärmepumpen oder PV-Anlagen, Wasserstandsmelder und viele weitere Geräte müssen kommunizieren können. Status- oder Fehlermeldungen kann man mit PLC zuverlässig an den Betreiber senden. Ausfälle und Fehlabläufe werden schnell erkannt und können behoben werden, bevor Schäden entstehen.

Das smarte Netz der Zukunft

Powerline-Datenkommunikation erweist sich als gute Technik für die letzte Meile im smarten Stromnetz. Von der Netzstation ausgehend lassen sich alle Komponenten im angeschlossenen Netzcluster mit PLC zuverlässig kommunikativ erreichen. Mit PLC als Rückgrat, lässt sich die Energiewende praktikabel und zukunftsfest umsetzen.

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