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Wie kommuniziert das intelligente Messsystem?

Text: Dr. Bernd Sörries
Welche Kommunikationstechnologien eignen sich zur Anbindung an ein iMsys? Hier eine Zusammenfassung der Diskussion, aktuelle Studien sowie erste Vorschläge zum Roll-out.

Die Verabschiedung des Verordnungspakets zum Roll-out von intelligenten Messsystemen (iMsys) und intelligenten Zählern (iZ) rückt näher. Aber welche Kommunikationstechnologien sind zur Anbindung der Endgeräte oder auch Erneuerbare-Energien-Anlagen geeignet?

Ausgangslage

Während in der Kosten-Nutzen-Analyse für einen flächendeckenden Roll-out von Smart Metern von Ernst & Young [1] noch eine Vielzahl von Kommunikationstechnologien betrachtet wurden, reduziert sich die Anzahl der als relevant eingestuften Kommunikationstechnologien nunmehr. Die Anbindung über das klassische Festnetz (DSL) scheint als Alternative auszuscheiden: Zum einen aufgrund der vergleichsweise hohen Kosten (zuletzt bestätigt durch die Smart-Meter-Studie der Dena), zum anderen wegen der Abhängigkeit vom Kundenanschluss und -verhalten.

Damit verbleiben noch der öffentliche Mobilfunk (GSM, UMTS oder LTE), Powerline Communication (Schmalband oder Breitband-PLC) sowie der Einsatz eines privaten, dediziert auf kritische Anwendungen ausgelegten Funknetzes. Letzteres kombiniert niedrige Kosten, hohe Verfügbarkeit und Kontrolle dahingehend, dass nachvollziehbar ist, wieso Verteilnetzbetreiber in den Niederlanden und Österreich diese Option zur Anbindung von iMsys und EE-Anlagen gewählt haben.

Obwohl die Realisierung eines privaten Netzes in der deutschen Energiewirtschaft von Unternehmen und Verbänden derzeit intensiv diskutiert wird, enthalten einzelne Veröffentlichungen keine Aussagen zu dieser Option [2]. Um die Lücke in der Analyse zu schließen und insoweit einen Beitrag zu den anstehenden Investitionsentscheidungen zu leisten, sollen im Weiteren relevante Aspekte zur Auswahl der regional am besten geeigneten Kommunikationstechnologie erläutert werden.

Wirtschaftlichkeit

Wissenschaftliche Studien zeigen, dass ein privates Funknetz im niedrigen Frequenzbereich bei 450 MHz sowohl die technischen Anforderungen erfüllen als auch wirtschaftlich betrieben werden kann [3]. Werden zudem neben den energiewirtschaftlichen noch weitere kritische Anwendungen (zum Beispiel im Gesundheitswesen oder Verkehr) unterstützt, verbessert sich die ohnehin gegebene Wirtschaftlichkeit nochmals, ohne das Kapazitätsengpässe zu befürchten sind. Gerade in den öffentlichen Mobilfunknetzen sind Kapazitätsengpässe angesichts des weiter wachsenden mobilen Datenverkehrs zu erwarten. Sie könnten nur durch die Einführung von Qualitätsklassen in den öffentlichen Netzen vermieden werden, deren regulatorischen Grundlagen jedoch noch nicht im hinreichenden Umfang vorliegen. Öffentliche Mobilfunknetze und kritische Anwendungen.

Die technische und betriebswirtschaftliche Eignung eines privaten Funknetzes spiegelt sich in der Forderung der Energiewirtschaft nach Zuteilung dediziert gewidmeter Frequenzen wider. Diese Forderung wird von Verbänden der Energiewirtschaft und einzelnen Unternehmen national und international vorgetragen. Vor dem Hintergrund dieser Forderung, die analog von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) und der Verkehrswirtschaft geäußert wird, wurde im Auftrag der Europäischen Kommission eine Studie mit der Fragestellung vorgelegt, ob kommerzielle Funknetze in der Lage sind, kritische Anwendungen in den oben genannten Bereichen zu unterstützen [4].

Die Gutachter kommen zu dem Ergebnis, dass grundsätzlich kommerzielle Mobilfunknetze zwar geeignet seien, dazu jedoch eine Reihe von regulatorischen Randbedingungen erfüllt sein müssten. Zu diesen Randbedingungen gehört unter anderem die Regulierung der Entgelte für die Netznutzung. Diese Forderung ist auch aus der nationalen Diskussion bekannt.

In Deutschland wie in Brüssel lehnen die Mobilfunknetzbetreiber eine solche Entgeltregulierung aber strikt ab. Sie haben zwar Interesse, mit Machine-to-Machine-Kommunikation neue Umsätze zu generieren; die Preise sollen sich aber frei am Markt bilden. Allein ein Einschreiten der nationalen Regulierungsbehörde und der Europäischen Kommission könnte daran etwas ändern.

Von der Bundesnetzagentur ist nicht bekannt, dass sie angesichts freiwilliger Angebote die Ausweitung ihrer Regulierungspraxis auf neue Vorleistungsprodukte ernsthaft in Betracht zieht. Somit könnte nur die Europäische Kommission über die im Telekommunikationsgesetz beschriebenen Verfahren der Marktregulierung in die Preispolitik der Mobilfunknetzbetreiber eingreifen. In ihren Richtlinienvorschlägen zur künftigen Regulierung von Telekommunikationsmärkten verfolgt sie den Ansatz, Regulierung abzubauen und folglich nicht ohne weiteres auf neue Märkte auszuweiten. Somit ist nicht anzunehmen, dass die Kosten oder die bei der Nutzung öffentlicher Mobilfunknetze möglichen „Lock-in-Effekte“ durch Regulierung gedeckelt oder ausgehebelt werden.

Geringe Zahlungsbereitschaft bei kritischen Anwendungen

Zudem könnte selbst die Regulierung eines Vorleistungsproduktes für das intelligente Mess- und Steuerwesen ein Dilemma kritischer Anwendungen nicht auflösen: Damit kommerzielle Mobilfunknetze den Anforderungen der unterschiedlichen Bedarfsträger entsprechen (zum Beispiel Schwarzstartfähigkeit für Smart-Grid-Anwendungen, 99,999 Prozent technische und örtliche Verfügbarkeit), müssten sie mit signifikanten Investitionen (zum Beispiel mehr Basisstationen) nachgerüstet werden.

Den erhöhten Ausgaben für kritische Dienste steht im Energiemarkt jedoch eine geringe Zahlungsbereitschaft (von weniger als 1 Euro pro Endpunkt pro Monat) gegenüber. Somit ist fraglich, ob in diesem Szenario kritische Dienste ohne eine (staatliche oder privatwirtschaftliche) Quersubventionierung auskommen können. Künftige Rahmenbedingungen des intelligenten Messwesens

Bei der Auswahl der geeigneten Technologie sind die künftigen Rahmenbedingungen des intelligenten Messwesens mit zu berücksichtigen. Mit den ersten Vorschlägen zur Finanzierung des Roll-out zeichnet sich ab, dass der Verordnungsgeber die Etablierung eines Vorleistungsmarktes anreizen möchte. Ziel ist es, über die Realisierung von Skalenvorteile die Zumutbarkeit der Investitionen für (grundzuständige) Messstellenbetreiber zu gewährleisten und die Kostenbelastung für die Letztverbraucher möglichst gering zu halten.

Somit haben Messstellenbetreiber die Frage zu beantworten, ob sie auf dem sich neu etablierenden Vorleistungsmarkt für iMsys und iZ sowie zur Anbindung von Erzeugungsanlagen selbst als Anbieter auftreten wollen.

Aufgrund der technischen Gegebenheiten kann nur ein Funknetz ein vom jeweiligen Verteilnetzbetreiber unabhängiges Vorleistungsangebot ermöglichen sowie mögliche Wechsel des Messstellenbetreibers unterstützen beziehungsweise beim Wechsel der Konzession weiter erbracht werden.

Die Powerline-Technologien sind dagegen an den Verteilernetzbetreiber gekoppelt. Unabhängige Angebote im Vorleistungsmarkt für das intelligente Mess- und Steuerwesen wären mit PLC nicht möglich. Im Übrigen ist die Wirtschaftlichkeit der betrachteten Technologien zu analysieren, die wiederum maßgeblich vom Umfang des Roll-out abhängig ist. Selbstredend muss die ausgewählte Technologie die beispielsweise vom Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) definierten Anforderungen erfüllen.

Fazit

Im Ergebnis ist ein privates, dediziertes Funknetz technisch und wirtschaftlich geeignet, Anwendungen im Smart Grid, Smart Market sowie in den entsprechenden „upstream-Märkten“ zu unterstützen. Die ausschließliche Betrachtung von öffentlichen Mobilfunknetzen und PLC greift zu kurz; sie blendet wesentliche Aspekte im neuen, intelligenten Mess- und Steuerwesen aus.

Dr. Bernd Sörries, Lehrbeauftragter der Fachhochschule Südwestfalen

Weitere Informationen

[1] Ernst & Young: Kosten-Nutzen-Analyse für einen flächendeckenden Einsatz intelligenter Zähler, Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, Berlin, 2013.

[2] Lars Weber / Mike Heidrich, Smart Metering: Die richtige Kommunikationstechnologie entscheidet über den Erfolg. Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 2014, Heft 4, S. 64-67.

[3] vgl. Johannes Baumgarten / Thomas Kürner, LTE: Die vierte Mobilfunkgeneration zur Anbindung von Smart Meter Gateways nutzen; Bernd Sörries, Wirtschaftlichkeitsanalyse einer Kommunikationstechnologie für „Smart Grids“. Netzwirtschaften und Recht, 3&4, 2013, S. 122-128.

[4] Simon Forges et al., Is Commercial Cellular Suitable for Mission Critical Broadband, Draft Final Report, Brüssel, 2014.

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