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Hilfe beim Rollout: Energieversorger können bei der Implementierung neuer Messsysteme von externem Know-how profitieren. Bild: Voltaris
Energieverteilung & -speicherung

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Smart Metering und die neuen Messsysteme

Text: Karsten Vortanz, Peter Zayer, Voltaris.
Die Energiewende hält Wirtschaft, Politik und Bürger auf Trab. Gerade die Diskussion um Smart Meter scheint nun endlich Früchte zu tragen. Bevor den Kunden aber die „intelligenten“ Zähler ins Haus kommen, gibt es viel zu tun – besonders für die Energieversorger.

Aus der Liberalisierung des Messwesens und den Vorgaben der Bundesnetzagentur sind für Stadt- und Gemeindewerke viele neue Aufgaben und Pflichten entstanden. Eine besondere Herausforderung ist das aktuelle Energiewirtschaftsgesetz (EnWG), dessen Vorgaben die Basis für eine neue Energiewelt bilden. Der Fokus liegt auf Funktionalität, aber auch der Einhaltung von Datenschutz- und Datensicherheitsvorschriften.

Geht es nach der EU, sollen bis 2020 grundsätzlich 80 Prozent der Haushalte mit „intelligenten“ Zählern ausgestattet sein. In Deutschland gibt die Kosten-Nutzen-Analyse (mehr dazu in der Online-Version dieses Artikels) für die Einführung „intelligenter“ Zähler und Messsysteme die Richtung an: Hier wird das „Rollout-Szenario Plus“ favorisiert, das sowohl den gesamtwirtschaftlichen Nutzen als auch die Interessen der Endkunden beim Pflichteinbau von Smart Metern berücksichtigt. Es setzt künftig den flächendeckenden Einbau von Smart Metern und BSI-zertifizierten Messsystemen voraus.

Herausforderungen für die Stadtwerke

Die Smart-Meter-Installation bringt nun neue Aufgaben für die Stadt- und Gemeindewerke mit sich: Sie müssen die neue Zählertechnologie in die komplexe Infrastruktur der Energieerzeugung und -verteilung integrieren. Denn für einen späteren reibungslosen Ablauf müssen Daten für die Beschaffung, den Netzbetrieb und den Vertrieb aufbereitet werden. Um die Masse an Messwerten zu bewältigen, sind ausgeklügelte IT-Systeme nötig.

Völlig neue Aufgaben für EVU bringen neue intelligente Messsysteme. Sie werden künftig mehrere wichtige Aufgaben erfüllen: Als Schnittstelle zwischen der Energiewirtschaft und den Einspeisern sollen sie für ein stabiles Netzmanagement sorgen. Außerdem ist über das Gateway auch eine Steuerung der Verbrauchsgeräte und Lasten möglich, etwa Smart-Grid-fähige Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen. Ferner kann die Messeinrichtung für die Tarifierung verwendet werden: Die Ergebnisse der eingespielten und aufbereiteten Tarifprofile werden an die berechtigten Marktteilnehmer wie Netzbetreiber und Vertriebe weitergeleitet. Eine Schlüsselfunktion übernimmt dabei die Aufgabe der Gateway-Administration (GWA). Durch die Festlegung des Technischen Regelwerkes des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) übernimmt der GWA die zentrale Rolle im intelligenten Energiesystem und konfiguriert, überwacht und steuert als vertrauenswürdige Instanz das Smart-Meter-Gateway.

Heute schon investieren

Da die Umsetzung des Rollout-Szenario Plus bereits für 2014 angesetzt ist, sind Stadtwerke gut beraten, sich schon jetzt damit zu beschäftigen. Der aktuelle Rechtsrahmen erlaubt, auf Kundenwunsch Smart-Metering-Systeme einzusetzen. Interessant ist hierbei insbesondere der Bestandsschutz für Smart-Meter-Systeme ohne BSI-Zertifizierung bis 31.12.2014.

Durch den Einbau eines Messsystems haben Energiekunden ein Anrecht auf die visuelle Darstellung ihrer Verbrauchsdaten. Zudem sind die Vertriebe der Energieversorger verpflichtet, Kunden, die über ein Messsystem verfügen, mindestens einmal im Monat über ihr Energieverbrauchsverhalten zu informieren. Während die neuen Zähler für einen transparenten Energieverbrauch sorgen, bilden sie zugleich die technische Grundlage für Mehrwertprodukte. Stadtwerke können sich so mit Hilfe von Smart Metering von einem reinen Stromlieferanten zu einem innovativen Energiedienstleister entwickeln.

Standardisierung der Smart-Metering-Systeme

Die Umsetzung der intelligenten Messsysteme ist abhängig vom Regelrahmen in der Implementierung. Es existieren weitreichende Vorgaben zur Entwicklung und Einführung der neuen Messsysteme, doch längst sind noch nicht alle gesetzlichen Rahmenbedingungen vollständig definiert und der Rollout erster zertifizierter Produkte verzögert sich. Das vom VDE-Forum für Netztechnik (VDE FNN) initiierte Projekt „Messsystem 2020“ wirkt dieser Planungsunsicherheit entgegen und stellt sicher, dass bestehende wie künftige rechtliche Vorgaben gerätetechnisch umsetzbar sind. Ziel ist die Standardisierung der neuen Messsysteme, Zähler und Gateways, um die Anforderungen der Interoperabilität und Austauschbarkeit (Interchangeability) zu erfüllen. Hierzu arbeiten gegenwärtig über 100 Mitarbeiter von Herstellern und Anwendern gemeinsam an Lastenheften und Testfällen für zukunftsoffene und wirtschaftliche Messsysteme. Die ersten beiden Lastenhefte „Basiszähler, Funktionale Merkmale“ und „Konstruktion“ sowie der Leitfaden „Systeme und Prozesse“ wurden dazu im Sommer 2013 veröffentlicht. Die ersten Prototypen sowohl des Basiszählers als auch der Gateways nach FNN-Standard werden bereits auf der E-World 2014 erwartet.

Datenschutz im Vordergrund

Auch bei IT-Sicherheit und Datenschutz gilt es Punkte zu beachten. Es sollten stets höchstmögliche Sicherheitsstandards angewendet werden: Von der Komponentenauswahl und dem ordnungsgemäßen Einbau der Messsysteme über die gesicherte Datenübertragung (etwa die geeignete Auswahl des Telekommunikationsanschlusses für das Kommunikations-Gateway) bis zur verschlüsselten Verbindung zum Webportal. Die Einhaltung der Sicherheitsstandards setzt auch eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie voraus. Dies gilt für alle Zähler, egal für welche Anforderungen und Anwendungsgebiete sie benötigt werden. Die Unterschiede sind abhängig von der Messaufgabe. Je nach Anlagendimensionierung werden Zähler mit unterschiedlichen Messgenauigkeiten und Messaufgaben, Fließrichtungen für den Strom, unterschiedlichen Messquadranten und sonstigen Zusatz­anforderungen wie Parameter für die Netzqualität eingesetzt.

Eine Messsystem-Architektur ist nur so sicher wie ihr schwächstes Glied. Die Umsetzung des BSI-Schutzprofils (mehr dazu in der Online-Version des Artikels) und der Technischen Richtlinie sind somit die ersten und elementar wichtigen Schritte zu einem sicheren Messsystem. Nicht zu vernachlässigen sind aber auch die sichere Verarbeitung der Daten in der Fernauslesung, im Rechenzentrum und letztendlich auch in Visualisierungstools wie einem Webportal.

Doch nicht nur die technischen Komponenten eines Messsystems, sondern auch qualifiziertes Personal sind für einen erfolgreichen Betrieb Voraussetzung.

2014 wird für Smart Metering das entscheidende Jahr. Insbesondere seit der Koalitionsvertrag zwischen CDU, CSU und SPD unterzeichnet ist, kann man davon ausgehen, dass auch die neue Bundesregierung den Ausbau von Smart Metering will. Intelligente Zähler und Messsysteme spielen dabei für die Netze sowie für das neue Strommarktdesign oder den Verbraucherschutz (Prepaid-Funktion) eine wesentliche Rolle.

Kosten-Nutzen-Analyse (KNA)

Laut der Kosten-Nutzen-Analyse für die Einführung „intelligenter“ Zähler und Messsysteme, die das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) bei der Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Ernst & Young in Auftrag gegeben und im Sommer 2013 veröffentlicht hat, wird die Einführung der Smart Meter auch in Deutschland kommen. Die Ergebnisse der Studie werden maßgeblich den Umfang des Einsatzes von intelligenten Messsystemen beeinflussen. Die KNA ist die Grundlage für die „Rollout-Verordnung“, die die künftigen Rahmenbedingungen beim Einsatz von Messsystemen und intelligenten Zählern in Deutschland verbindlich vorschreiben wird. Die Rollout –Verordnung wird im ersten Halbjahr 2014 erwartet.

Die Gutachter favorisieren das „Rollout-Szenario Plus“, es bleibt also bei der bisherigen Einsatzgrenze von 6000 kWh für den verpflichtenden Einbau von Messsystemen, ergänzt um die Einbeziehung von EEG - und KWKG -Anlagen. Weiterhin wird für alle anderen Kundenanlagen der Einsatz von intelligenten Zählern mit erweiterter Anzeigenmöglichkeit empfohlen. Der Start der Umsetzung ist bereits für das Jahr 2014 vorgeschlagen.

BSI-Schutzprofil

Mit der Einführung von intelligenten Zählern und insbesondere der BSI-zertifizierten Messsysteme ergeben sich neue Anforderungen und Voraussetzungen. Smart Meter müssen allen bisherigen Ansprüchen genügen, das heißt sie unterliegen genauso dem Eichrecht und der Europäischen Messgeräterichtlinie (MID) wie die „alten Zähler“. Dreh- und Angelpunkt bei den neuen Messsystemen sind Datenschutz und Datensicherheit. Eine wesentliche Neuerung besteht darin, dass die neuen Zähler Teil eines intelligenten Messsystems sind, das nach den Vorgaben des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) zertifiziert sein muss. Das BSI hat dazu Schutzprofile nach den Common Criteria (CC) entwickelt und die Mindestanforderungen in der Technischen Richtlinie beschrieben.

Neben den Messaufgaben ermöglicht das neue intelligente Messsystem über das Smart Meter-Gateway, den Energieverbrauch im Haus visuell darzustellen und die Smart Grid- und Smart Market-Aktivitäten zu unterstützen. Zu den neuen Aufgaben der Messsysteme gehören demnach Einspeisemanagement und Steuerung von unterbrechbaren Verbrauchseinrichtungen sowie die Umsetzung von Zeit- und Lastvariablen Tarifen.

Die BSI-Vorgaben sollen die Messsysteme vor Datenmissbrauch schützen. Hinzu kommt, dass die neue Technologie der elektronischen Zähler und Gateways nicht nur zuverlässig und korrekt messen und steuern, sondern auch hohen Sicherheitsstandards entsprechen muss. Hier geht es darum, Manipulationsmöglichkeiten bei elektronischen Komponenten (wie Hackerangriffen auf Smart-Metering-Systeme) vorzubeugen. Messsysteme werden in Zukunft wichtige Bausteine eines „Smart Systems“ darstellen, also Smart Grid- und Smart Market-Funktionalitäten unterstützen.

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