Smart Metering: Die neue Generation der Stromzähler

Mit der Verabschiedung des Gesetzes zur Digitalisierung der Energiewende am 8. Juli 2016 durch den deutschen Bundesrat, wurde der Weg für die neue Generation der Stromzähler geebnet. Im Zentrum steht hierbei die Einführung intelligenter Messsysteme – sogenannte „Smart Meter“. Somit soll die Grundlage für eine digitale Infrarstruktur geschaffen werden, um das Stromversorgungssystem zukünftig energiewendetauglich zu machen. Die Technologie der Smart Meter ergab sich dabei aus dem Themenbereich Smart Home und der damit zusammenhängenden Vernetzung von Haustechnik und Haushaltsgeräten. Bislang war der Einsatz dieser intelligenten Systeme noch freiwillig, doch das könnte sich für manche Endverbraucher nun zumindest im Bezug auf Smart Meter ändern. Denn durch die gesetzliche Grundlage werden Verbraucher mit einem Jahresstromverbrauch über 6000 Kilowattstunden zukünftig dazu verpflichtet einen Smart Meter einbauen zu lassen. Kennst Du Deinen momentanen jährlichen Stromverbrauch? Und bist Du eventuell sogar von den gesetzlichen Änderungen in näherer Zukunft betroffen? Der folgende Beitrag soll Dir die wichtigsten Informationen zu den intelligenten Messsystemen von morgen liefern und die damit verbundenen Neuerungen kritisch untersuchen.

Was bedeutet eigentlich Smart Metering?

Um Dir eine kleine Einführung in das Thema zu geben, habe ich einen Snack Content vorbereitet. Dabei soll die Problemstellung, die unter anderem beim Smart Metering behandelt wird, dargestellt werden:

Wie Du siehst haben Steve und Gabrielle ein Problem mit ihrer zu hohen Stromrechnung und fragen sich, wieso sie so viel zahlen müssen. Leider haben die beiden keinen genauen Überblick über ihren Stromverbrauch, würden jedoch gerne ihren Verbrauch und somit die Kosten reduzieren. Der Ferrais-Zähler, der im Haus verbaut ist, zeigt aber nur den Gesamtverbrauch an und gibt keine Auskunft über den Energieverbrauch der einzelnen Monate und Wochen. Zum Glück ist Steve auf diesen Blogbeitrag hier gestoßen, denn das Smart Metering löst genau dieses Problem. Beim Smart Metering wird der Energieverbrauch mit Hilfe eines intelligenten Zählers erfasst, gespeichert und an den Betreiber übertragen. Dies ermöglicht die regelmäßige Kontrolle des Stromverbrauchs, wodurch Einsparpotenziale erkannt und Sparerfolge zeitnah beobachtet werden können. Dabei kannst Du Deinen Verbrauch zu jeder Tageszeit einsehen und präzise analysieren. Wie die Technologie hinter dem Begriff „Smart Metering“ aussieht, möchte ich Dir im folgenden Abschnitt näher erklären.

Die wichtigsten Eigenschaften eines „Smart Meters“

Das Gerät, das beim Smart Metering zum Einsatz kommt, wird „Smart Meter“ genannt. Dabei handelt es sich um ein intelligentes Messsystem, das aus zwei Komponenten besteht: dem digitalen Stromzähler und einem Gateway (Abbildung 1).

smartMeter_komponenten

Abbildung 1: Komponenten eines intelligenten Messsystems (selbst erstellt mit Visme, Smart Meter-Icon made by Freepik from www.flaticon.com)

Mit Hilfe des eingebauten Zählers wird beispielsweise der Strom-, Wasser- oder Gasverbrauch im Haushalt gemessen, je nachdem auf welchen Anwendungsbereich der Smart Meter ausgerichtet wurde. Das Paradebeispiel ist hierbei der intelligente Stromzähler, den Du in Abbildung 2 sehen kannst. Die vom Zähler ermittelten Messwerte werden zunächst gespeichert und anschließend über das integrierte Gateway übertragen. Der Einsatz des Gateways ermöglicht hierbei eine bidirektionale Kommunikation mit dem Messstellenbetreiber. Somit werden einerseits Messwerte gesendet und andererseits können Einstellungen wie Tarifänderungen vom Betreiber per Fernzugriff vorgenommen werden.

Intelligenter_zaehler-_Smart_meter.jpg

Abbildung 2: Beispiel eines smarten Stromzählers (Quelle / Autor: EVB Energie AG / Lizenz: CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)

Durch den Einsatz eines Smart Meters ist also das computergestützte Messen, Ermitteln und Steuern des Energieverbrauchs und der Energiezufuhr möglich. Doch wie kommen die ermittelten Messwerte zum Betreiber? Und wie kannst Du die relevanten Daten einsehen? Diese Fragen möchte ich Dir im folgenden Abschnitt näher beantworten.

Wie findet der Datenaustausch beim Smart Metering statt?

Bei der Übertragung der Daten agiert der Smart Meter als Schnittstelle zwischen Endverbraucher und Stromnetzbetreiber. Nachdem das Gerät den Energieverbrauch im Haushalt gemessen hat, wird anschließend über das Gateway die Kommunikationsverbindung und der Datenaustausch abgewickelt. Hierbei gibt es verschiedene Kommunikationswege, um mit dem Betreiber zu kommunizieren. Die drei verschiedenen Wege kannst Du in der unteren Abbildung sehen:

Datenaustausch.PNG

Abbildung 3: Kommunikationswege beim Datenaustausch (selbst erstellt mit Visme, Icons made by Retinaicons, Cursor Creative, Gregor Cresnar from www.flaticon.com)

Vorhandene Stromnetze

Wie Du am oberen Teil der Abbildung 3 sehen kannst, können die Messdaten einerseits über vorhandene Stromnetze gesendet werden. Hierbei werden die Daten dann zunächst an eine Transformatorstation geschickt, die wiederum einen Datenkonzentrator enthält. Dieser Konzentrator ist mit dem betreibereigenen Datennetz verbunden und sammelt die Messwerte der verschiedenen Smart Meter.

Mobilfunknetz

Des Weiteren ist es möglich, über ein Funknetzwerk mit dem Betreiber zu kommunizieren, wobei hier die Schwächen öffentlicher Kommunikationsnetze auftreten können. Dabei kann es zu Beeinträchtigungen bei der Verfügbarkeit und der Erreichbarkeit kommen. Deshalb streben die meisten Stromnetzbetreiber vermehrt eine eigene Infrastruktur an.

Internet

Die dritte Möglichkeit ist schließlich die Kommunikation über ein leitungsgebundenes Breitbandnetz, sodass die Daten über das Internet zwischen Verbraucher und Betreiber ausgetauscht werden können.

Auf der Seite des Betreibers werden die empfangenen Daten auf gesicherten Servern gespeichert und entsprechend aufbereitet. Da es sich hier um eine 2-Wege-Kommunikation handelt, kann der Netzbetreiber ebenfalls Daten an den Verbraucher zurücksenden. Neben den aufbereiteten Daten kann der Betreiber somit auch Konfigurationen per Fernzugriff an das Gateway senden. Dies ermöglicht außerdem eine Fernauslesung der Messgeräte. Der Verbraucher kann sich seine Daten schließlich über eine Anzeige innerhalb einer Webanwendung oder mobilen Applikation anzeigen lassen. Dabei kann der Verbrauch einzelner Haushaltsgeräte präzise analysiert werden und in Form von beispielsweise Balkendiagrammen angezeigt werden. Die entsprechende Anwendung wird vom Anbieter bereitgestellt.

Welche Vorteile hat der Einbau eines Smart Meters?

1. Präzise Überwachung des Verbrauchs

Der wohl größte Vorteil des Smart Metering ist die kontinuierliche Aufzeichnung des Energieverbrauchs, wodurch die Messwerte im 15 Minutentakt protokolliert werden. Dadurch ist es möglich, den Stromverbrauch der einzelnen Geräte zu ermitteln und Stromfresser ausfindig zu machen. Außerdem kannst Du sehen, zu welcher Tageszeit Du am meisten Energie verbrauchst und wann der Strom am Günstigsten ist. Diese präzise Überwachung kann Dir dabei helfen Deine Energie effektiver zu nutzen und somit Energiekosten zu sparen.

2. Datenvisualisierung

Mit Hilfe der vom Anbieter bereitgestellten Applikationen ist es erstmals möglich, sich den eigenen Energieverbrauch im Minutentakt grafisch darstellen zu lassen. Die verschiedenen Diagramme visualisieren die Messwerte und bieten einen genauen Überblick über die Energienutzung. Dabei kannst Du zwischen den verschiedenen Tagen und Monaten wechseln und siehst, wann Du wie viel Geld für Strom ausgegeben hat. Neben dem Gesamtverbrauch selbst siehst Du außerdemm wie hoch der prozentuale Anteil der einzelnen Geräte am Gesamtverbrauch ist.

3. Senkung der Energiekosten

Durch die Optimierung des Energieverbrauchs und der Nutzung variabler Tarife, bei denen die Strompreise zu bestimmten Tageszeiten günstiger sind, kannst Du Deine monatlichen Energiekosten senken. Doch nur mit dem Einbau eines Smart Meters allein sparst Du kein Geld. Hierbei bedarf es weiterer Maßnahmen wie beispielsweise dem Austausch stromfressender Haushaltsgeräte.

4. Monatliche Energie-Reports

Des Weiteren gibt es die Möglichkeit, sich von seinem Anbieter kostenlos monatliche Energie-Reports senden zu lassen. Somit wird eine höchst exakte Rechnungsstellung ohne jährliches Ablesen des Stromzählers angeboten. Durch diese regelmäßigen Reports kannst Du Deinen Verbrauch fortlaufend analysieren und anpassen.

Welche Risiken birgt das Smart Metering?

1. Messfehler

In einer Studie niederländischer Forscher von der Universität Twente wurden Ende 2016 neun Smart Meter näher getestet, wobei fünf Zähler aus den Baujahren 2004 bis 2014 Messfehler aufwiesen. Dabei lagen die Ergebnisse bei einem der Zähler sogar ca. 580 Prozent über dem eigentlichen Stromverbrauch. Diese fehlerhaften Werte traten vor allem bei gedimmten Energiesparlampen auf, da der Stromdurchfluss dabei relativ gering war. Smart Meter-Hersteller reagierten auf diese Studie und äußerten, dass diese unter nicht realen Nutzungsbedingungen durchgeführt worden sein soll. Momentan wird die Studie noch von deutschen Behörden untersucht.

2. Hohe Einbaukosten

Der Einbau der intelligenten Stromzähler ist im Vergleich zum momentan noch eingesetzten Ferrais-Zähler relativ teuer. Für einen Ferrais-Zähler fallen dabei nur die Anschaffungs- und Einbaukosten an. Bei den Smart Metern kommen dabei noch jährliche Grundgebühren für den Service hinzu. Dadurch wird das eigentliche Sparen beim Smart Metering in Frage gestellt, da die Einsparungen durch die gesenkten Energiekosten höher als die relativ hohen Einsatzkosten der Smart Meter sein müssen. Doch das könnte schwer werden, da allein das Smart Meter-Gerät zwischen 100 und 220 Euro kostet und die jährliche Grundgebühr bei ca. 40 bis 100 Euro liegt.

3. Datensicherheit

Ein weiterer kritischer Aspekt ist die Datensicherheit, da Anbieter durch die detaillierte Aufzeichnung der Messwerte sehr viele Informationen über das Verhalten ihrer Kunden erlangen. Somit können Rückschlüsse auf den Tagesablauf der Verbraucher gezogen werden, was einen Einblick in die Privatsphäre der Nutzer ermöglicht. Dies stellt ein hohes Risiko dar, falls die Daten durch Cyber-Attacken an Dritte gelangen. Dadurch könnten beispielsweise Einbrecher analysieren, ob der Verbrauch eines Nutzers verhältnismäßig sehr niedrig ist und daraus schließen, dass dieser möglicherweise gerade nicht zu Hause ist.

4. Mögliche Fernabschaltung

Durch die Fernschaltfunktion spielt außerdem die Fernabschaltung von Geräten eine große Rolle. Sobald eine gewisse Vernetzung der einzelnen Haushaltsgeräte besteht und diese innerhalb des Kommunikationsnetzes eingebunden sind, könnten diese Geräte aus der Ferne abgeschaltet werden. Dieser Mechanismus könnte eingesetzt werden, wenn beispielsweise Stromrechnungen trotz Mahnung nicht fristgerecht gezahlt werden. In Deutschland ist diese Funktion jedoch noch nicht erlaubt, die technische Möglichkeit bestünde aber.

Fazit

Smart Meter sind ein wichtiger Baustein für das intelligente Stromnetz von Morgen, da sie die Kommunikation zwischen Stromnetzbetreiber und Endkunden ermöglichen. Die Technologie der intelligenten Zähler ermöglicht es erstmals, den Energieverbrauch in Echtzeit zu erfassen und grafisch darstellen zu lassen, was entsprechende Vorteile bringt. Jedoch ist die Einführung dieser neuen Zähler auch kritisch zu betrachten, da eventuell höhere Kosten auf die Verbraucher zukommen könnten und die Technologie teilweise noch Fehler aufweist. Nichtsdestotrotz soll der Einbau von Smart Metern mit der Verabschiedung des Gesetzes zur Digitalisierung der Energiewende bald für manche Haushalte verpflichtend werden. Geplant ist dabei, dass bis zum Jahr 2020 ca. 80 Prozent der deutschen Haushalte einen Smart Meter eingebaut haben, um die Digitalisierung voranzutreiben. Es bleibt abzuwarten, wie die neue Generation der Stromzähler in der Gesellschaft ankommt und ob sich Smart Meter auf Dauer durchsetzen werden.

Was ist Deine Meinung?

Meinst Du intelligente Stromzähler werden den üblichen Ferrais-Zähler in Zukunft ganz ersetzen? Hast Du vielleicht schon selbst einen Smart Meter einbauen lassen und konntest eigene Erfahrungen sammeln? Über ein Feedback und eigene Erfahrungsberichte in den Kommentaren würde ich mich freuen!

Autor: Nicolas Schmitt

Quellen

https://de.wikipedia.org/wiki/Intelligenter_Z%C3%A4hler

http://www.co2online.de/energie-sparen/strom-sparen/smart-meter/

http://www.50komma2.de/wpp/2017/04/04/messfehler/

https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/Gesetz/gesetz-zur-digitalisierung-der-energiewende.pdf?__blob=publicationFile&v=4

https://www.heise.de/newsticker/meldung/Smart-Meter-mit-Messfehlern-Laut-PTB-und-VDE-kein-Problem-3654229.html

http://www.focus.de/immobilien/smarthome/intelligente-stromzaehler-fuer-die-energiewende-bald-sind-sie-pflicht-was-sie-jetzt-ueber-intelligente-stromzaehler-wissen-muessen_id_5349403.html

http://ieeexplore.ieee.org/document/7866234/

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