Smart Metering ist tot, es leben die Smart Grid

Macht es Sinn, über die Dunkelheit des Smart Metering zu sprechen, während es in Europa und weltweit eine Fülle von Roll-outs gibt, die derzeit realisiert werden? Wo ist der Rückzug von der Bühne mit der Einführung großer Projekte in Spanien, Frankreich oder Großbritannien?

Welche Veränderungen gibt es in der Energiewirtschaft?

Viele könnten überrascht sein, aber es gibt auch einige, die bereits wissen, dass dies eine natürliche Entwicklung ist. Die intelligente Verbrauchsmessung (in ihrer heutigen Form) mit ihren Grenzen macht Platz für ein intelligentes Netz, das die verfügbaren Technologien auf komplexere Weise nutzen kann.

Die Energiewirtschaft steht aufgrund vieler Umstände vor entscheidenden, unumkehrbaren Veränderungen. Klassische Schemata, wie z.B. Tarife, stoßen an ihre Grenzen, moderne ökologische Stromversorgungen haben einen hohen Anteil an unvorhersehbarer Versorgung mit Änderungen in fast sekündlichen Abständen. Der definierte Energiefluss von den großen Erzeugern zu den Verbrauchern ändert sich erheblich, da dezentrale Stromversorgungen eine wichtigere Rolle spielen und die Produktion sowohl auf der Nieder- als auch auf der Hochspannungsebene stattfindet.

Nicht zuletzt ist auch das Konzept der Lastcharakteristiken, wonach die Grundharmonischen zu kleinen Verbrauchern gehören und die höheren Oberschwingungen mit einer hohen Last verbunden sind, überholt. Heutzutage verwenden die modernen Haushalte Geräte mit geringer Leistungsaufnahme, und wir können nur selten ein Gerät finden, das das Energienetz nicht verzerrt. An dieser Stelle muss erwähnt werden, dass diese Situation (im besten Fall) gleich bleiben könnte, aber das ist eine sehr optimistische Sichtweise.

Die Nachteile von Smart Metering

All diese Effekte (die Liste ist nicht abschließend) haben negative Auswirkungen auf die Netzstabilität, sowohl aus Sicht der Energiebilanz als auch der elektromagnetischen Verträglichkeit. In der Folge erhöhen sie die Produktionskosten erheblich und wirken sich durch den Anstieg der Verluste negativ auf die Verteilung aus. Bei der Verwendung von Umrichtern in Geräten und bei modernen lokalen Stromversorgungen werden sie nicht regelmäßig überprüft und erfüllen oft nicht ihren Zweck. Es gibt nur zwei Werkzeuge, wie man diese Situation lösen kann.

Die erste Möglichkeit ist die genaue Messung im Band bis ca. 10 kHz, d.h. in allen Quadranten und bis zu 200 Harmonischen. Die zweite ist der verschobene Verbrauch. Mit anderen Worten, wir müssen den Verbraucher deutlich ins Spiel bringen. Außerdem müssen wir den Verbraucher von den Vorteilen dieses Geräts überzeugen, selbst bei einer sehr geringen regulierten Leistung. Das erfordert natürlich die Nutzung von Synergieeffekten bei der Messung und Steuerung der Energieleistung. Derselbe Kommunikationskanal und dasselbe Gerät werden also für andere verbrauchte Energien (Wasser, Wärme…) beim Kunden dienen.

Die oben genannten Tatsachen tragen dazu bei, Anforderungen an ein modernes elektronisches Gerät zu formulieren, das (aus Tradition und alten Gewohnheiten) immer noch E-Zähler genannt wird.

Neue Anforderungen für Smart-Grid-Technologien

Die grundsätzliche Anforderung an die Messung haben wir bereits erwähnt. Die relativ schnelle Kommunikation mit dem Leitsystem gehört zu den weiteren Anforderungen. Es ist notwendig, das Gewicht der einzelnen Meldungen bzw. die Reaktionszeit der einzelnen Aktivitäten zu unterscheiden. Die Ausführung von Regelungsaufträgen muss weniger als eine Minute dauern, während die Übertragung von Nachrichten mit großem Volumen in Momenten mit geringerer Belastung erfolgt (oder wenn ein anderer Übertragungskanal nicht belegt ist).

Eine der wichtigsten Forderungen ist die Verteilung der Entscheidungsfindung. Es ist eine echte Verschwendung, alle Daten an ein zentrales System zu übertragen, das dann entscheidet, wie sie zu verwalten sind. Wenn das Energiesystem ein normales Verhalten aufweist, werden die übertragenen Daten in den meisten Fällen weggeworfen. Das bedeutet, dass es notwendig ist, auf der niedrigstmöglichen Ebene zu entscheiden und nur Berichte und Abweichungen zu übertragen.

Es gibt eine sehr wichtige Anforderung – die Kontrolle des zeitversetzten Verbrauchs des Kunden. Der E-Zähler muss mit weiteren Kommunikationskanälen für die Verwaltung von Verbrauchsgeräten, die Steuerung der lokalen Stromerzeugung (d. h. die Übertragung des Energieflusses in das Speicherelement des Kunden – Warmwasserbereitung usw.) ausgestattet werden.

Wir dürfen auch den Aspekt der Systemsicherheit nicht vergessen. Die Kommunikationskanäle sind frei zugänglich und diese kritische Infrastruktur gewährleistet das normale Leben und den Betrieb des ganzen Landes. Die Anforderungen an die Systemeigenschaften, die Art der Sicherheit, den Verschlüsselungsgrad, die Schlüsselverwaltung usw. sind bereits festgelegt. Eine glaubwürdige Datenübertragung vom Zähler zur Abrechnung ist aus rechtlicher Sicht von entscheidender Bedeutung. Die Einführung der elektronischen Signatur ist das einzige relevante Instrument, um diese Anforderung zu erfüllen.

Schlussfolgerung: Sind intelligente Stromzähler gut genug?

Es gibt ein Versprechen für die Zukunft. Selbst eine so konservative Gruppe wie die Energiebranche (sofern sie nicht unter dem Diktat politischer Entscheidungen steht) hat bei ihren großen Pilotprojekten festgestellt, dass AMM oder intelligente Messgeräte aus Sicht der Zukunft nicht ausreichen. Grundsätzlich gibt es zwei Hauptmerkmale von AMM – Fernauslesung von Wirkenergie in einem schmalen Frequenzband und Tarifumschaltung. Es ist nicht möglich, die Anforderungen, die auf die Energiewirtschaft zukommen, nur mit diesen Werkzeugen zu erfüllen. Deshalb: Smart Metering ist tot, es leben die intelligenten Netze.

Anträge für Haushaltszähler	Alte Anträge (AMM, intelligente Verbrauchsmessung)	Tatsächliche Anfragen (Smart Grid)
Gemessene Energie	Aktiv	Reaktiv, scheinbar, Deformation
Gemessene Leistung	Phase, Gesamt	Von Harmonics
Neutralstrommessung	Ja	Mit Analyse
Oberschwingungen	Bis zum 10.	Bis zu 200.
Verschlüsselung	AES 128	AES 256
Ablesen, Befehle	Summe prüfen	Digitale Signatur
Schlüsselverwaltung	Keine	Aus der Ferne ausgetauschte Schlüssel
Rechenleistung	Schlecht (bis zu 20 MIPS)	Ausgezeichnet (mehr als 250 MIPS)
Daten	Eingeschränkte Verarbeitung	Mit Analyse, Histogramm, Statistik

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