Intelligentes Stromnetz und intelligente Stadt
Die Idee der intelligenten Netze und der intelligenten Städte basiert auf der EU-Richtlinie 27/2012, in dem Ziele und Maßnahmen zur Senkung des Energiebedarfs (CO2-Fußabdruck) für eine Vielzahl von Aktivitäten festgelegt sind.
Sie haben eine Reihe von gemeinsamen Merkmalen:
Intelligente Städte und intelligente Netze werden aktiv gefördert, weil man sich von ihnen Kosteneinsparungen verspricht. Es wird jedoch auch davon ausgegangen, dass sie erhebliche Investitionen erfordern, da die Generation X Hochgeschwindigkeitsinternet und Übertragungsnetze benötigt.
Eine der größten Herausforderungen für den Erfolg von intelligenten Netzen und intelligenten Städten besteht darin, das Verhalten der Verbraucher, der meisten Personen und Familien zu beeinflussen.
Das Hauptziel: Verhaltensmässige Beeinflussung
Die minimale Schnittmenge der beiden Konzepte ist also klar. Es geht darum, das Verhalten der Menschen zu beeinflussen, mit dem Ziel, ihren Kohlenstoff-Fußabdruck zu verringern, was durch Kommunikation ermöglicht wird. Wir können ein weiteres wesentliches Element hinzufügen: die Verringerung des Wasserverbrauchs.
Um wirksame Lösungen für diese Konzepte zu finden, sollten wir auf den Begründer der Kybernetik, Norbert Wiener, zurückgreifen, der die grundlegenden Regelungsprozesse in Systemen (sowohl lebenden als auch nicht lebenden) definiert hat. Der Kernpunkt dieser Regulierung ist die Rückkopplung, d. h. die Messung und Information des regulierten Systems.
Die Bedeutung von Verbraucherfeedback
Aus allen Projekten ergibt sich eine klare Tatsache. Damit der Mensch sein wirtschaftliches Verhalten aktiv beeinflussen kann, muss er zumindest monatlich über Informationen zu seinem Verbrauch verfügen.
Wenn das Rückmeldesystem über regelmäßige monatliche Einzahlungen mit einem einmaligen Kontoauszug realisiert wird, werden 98 % der Kunden nicht prüfen, ob ihnen eine Rückzahlung zusteht oder wie hoch der ausstehende Betrag sein könnte. Es ist für alle Medien anwendbar.
Mit anderen Worten: Wenn der Kunde nicht in das System der Verbrauchsreduzierung einbezogen wird, verfehlen die vorgeschlagenen Rechtsinstrumente ihr Ziel deutlich.
Herausforderungen bei der Datenübertragung und Kommunikation
Eine weitere Erfahrung aus realisierten Projekten ist: Informationen, die einen hohen Informationswert haben, sind nicht unbedingt groß in Bytes und Megabytes. Wenn die Frequenz sinnvoll erhöht wird, ist es möglich, sehr langsame Datenkanäle für ihre Übertragungen zu nutzen.
Bei der Einführung von AMM in Europa wurden Probleme mit der Signalabdeckung der Telekommunikationsbetreiber festgestellt. Es hat sich gezeigt, dass etwa 15 % des Versorgungsgebiets völlig ohne Signal sind und 20-25 % des Gebiets je nach Wetterbedingungen sehr instabile Signalpegel aufweisen. Das bedeutet, dass fast 40 % des Versorgungsgebiets ständig oder häufig ohne Signal sind. Der Grund dafür ist einfach: Geld.
Sie können den schönen Karten, die von den Betreibern zur Verfügung gestellt werden und auf denen „Abdeckungsinformationen“ angegeben sind, nicht glauben. Der Teufel steckt in den Worten „100 % Signalabdeckung“. Die Betreiber vergessen den Zusatz „je nach bezahlter Lizenz“.
Kommunikationsbedürfnisse für intelligente Netze und Städte
Aus wirtschaftlicher Sicht ist es in Gebieten mit geringerer Bevölkerungsdichte nicht machbar, diese Infrastruktur aufzubauen, und der Betreiber ist nicht verpflichtet, alle Gebiete abzudecken. Er muss nur das in seiner Lizenz festgelegte Gebiet abdecken.
Wir können sagen, dass sich Konzepte wie Smart Grid und Smart City auf den Medien- und Energieverbrauch im Zusammenhang mit menschlichen Aktivitäten konzentrieren. Während der Umfang der empfangenen Informationen vom Standpunkt der Daten aus gesehen nicht groß ist, benötigen wir für ihre Übertragung robuste, weit verbreitete Kommunikationskanäle.
Es muss nicht unbedingt ein Hochgeschwindigkeitskommunikationskanal vorhanden sein, aber er muss für jede menschliche Aktivität, deren Auswirkungen wir verringern wollen, zur Verfügung stehen.
Die Rolle der intelligenten E-Zähler
Die Einführung von intelligenten E-Zählern (mit zweiseitiger PLC-Kommunikation) in den Haushalten erfolgte aufgrund der EU-Richtlinie 27/2013. In diesem Fall wird der E-Zähler zur Schaltzentrale des Hauses und bündelt die gemessenen Informationen von Medien, die während der Aktivitäten genutzt werden, und liefert sie anschließend (zusammen mit anderen Daten über Stromwerte) an übergeordnete Systeme.
Einer der Hauptvorteile dieses Systems ist die Tatsache, dass es bereits teilweise gebaut ist. Bis Ende 2020 soll es vollständig fertiggestellt sein. Es ist also nicht notwendig, Geld in den Bau von Kommunikationskanälen zu investieren. Aufgrund des Einflusses der erneuerbaren Energien gibt es bereits jetzt Anfragen nach E-Zählern, die als Schaltzentrale für die Haushalte dienen.
Fallstudie: Smart-Meter-Projekt in der Tschechischen Republik
Betrachten wir einen realen Fall aus der Tschechischen Republik. Im Rahmen eines Projekts mit 50.000 Messpunkten wurde das System so aufgebaut, dass jeder E-Zähler eines Hauses mit einem Empfänger verbunden war, der die Ausgaben von Sensoren im Haus (Wasser, Wärme und Gas) über den drahtlosen M-Bus las (siehe Abbildung 1).
Diese Lösung ist langfristig sehr stabil und hatte keine negativen Auswirkungen auf die vom E-Zähler übertragenen Daten. Außerdem hat sie deutlich gezeigt, dass es nicht notwendig ist, einen weiteren Datenkanal nur für die Übertragung dieser Informationen zu bauen.
Der Vorteil: Obwohl es sich um eine Pilotlösung handelte, war sie von Anfang an wirtschaftlich sinnvoll.
Schlussfolgerung: Ein unerwarteter Bonus?
Trotz der Herausforderungen in Bezug auf die Infrastruktur, das Verbraucherverhalten und die Kommunikationsnetze ist die Einführung intelligenter Netze und intelligenter Städte ein entscheidender Schritt zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks und zur Optimierung des Ressourcenverbrauchs.
Projekte aus der Praxis, wie die Initiative für intelligente Zähler in der Tschechischen Republik, zeigen, dass wirksame Lösungen sowohl technisch machbar als auch wirtschaftlich tragfähig sein können. Mit kontinuierlichen Fortschritten bei den Kommunikationstechnologien und der Unterstützung durch den Gesetzgeber kann die Vision vollständig integrierter intelligenter Städte und intelligenter Netze Wirklichkeit werden.