Tutorial Technologien der Energiewende 1 – Smart-Meter

In der Energy-BrainBlog Tutorial-Serie werden Technologien und Trends skizziert, welche die Energiewende vorantreiben sollen. Wir beginnen mit dem Thema „Smart Meter“. Dieses stellt eine der wichtigsten technischen Grundlagen für eine digitalisierte Energiewirtschaft dar.

Welche Stromzähler und Messsysteme gibt es? Wie könnte ein Smart-Meter-Rollout aussehen und welche gesetzliche Grundlage gilt? Was ist eine verpflichtende und optionale Ausstattung von Messpunkten/Messlokationen?

Quelle: Ragul Gyt unsplash.com
Quelle: Ragul Gyt unsplash.com

Welche Unterscheidungen gibt es bei Stromzählern?

Ein Smart-Meter ist ein intelligentes Messsystem (iMsys). Dieses System setzt sich nach §2 Abs. 7 MsbG (Messstellenbetriebs-Gesetz) aus folgenden technischen Bauteilen zusammen:

  • Moderne Messeinrichtung (mME): erfasst elektrische Energie, gibt den tatsächlichen Energieverbrauch und die  tatsächliche Nutzungszeit an
  • Zusätzlich muss das iMsys besonderen Anforderungen nach §§21f. MsbG [1] genügen und über ein Smart-Meter-Gateway (SMGw) in ein Kommunikationsnetz eingebunden sein.

Konventionelle Zähler erfassen analog oder elektrisch den Zählerstand. Diese Art des Zählers muss bis 2032 bundesweit ausgetauscht werden.  Es reicht jedoch bei voranschreitender Digitalisierung nicht aus, Daten nur zu erfassen. Die technische Möglichkeit der Übertragung fehlt. Bei der Anbindung müssen jedoch die Vorgaben bei der Datenspeicherung (MsbG) sowie beim Datenschutz (BSI) berücksichtigt werden. Das Smart-Meter-Gateway unterliegt besonderen Datenschutz- und Datensicherheitsstandards[2].

Tabelle 1: Unterscheidung Stromzähler (Quelle: Energy Brainpool)
Tabelle 1: Unterscheidung Stromzähler (Quelle: Energy Brainpool)

Tabelle 1 stellt den Unterschied zwischen konventionellen Zählern, sowie modernen und intelligenten Messsystemen (mME und iMsys) dar.

Was wird regulatorisch gemessen ?

Der energiewirtschaftliche Nutzen eines Smart-Meters hängt von der Granularität, also der zeitlichen Auflösung der gemessenen und kommunizierten Messdaten, ab. Der Gesetzgeber gibt vor, ob diese Daten überhaupt genutzt werden dürfen.

Endverbraucher mit einem Jahresverbrauch von bis zu 100.000 kWh/a, werden auf Basis eines synthetischen Standardlastprofiles beliefert und abgerechnet. Der Messstellenbetreiber rechnet es mit dem erwarteten Jahresverbrauch ab. Solange ein Verbraucher als Standardlastprofil (kurz: SLP)-Kunde beliefert und abgerechnet wird, stellen zusätzliche Messwerte für diese Kundengruppe keinen wirtschaftlichen Mehrwert dar.

Status-quo des Rollouts

Im „Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende“ [4] formuliert die Legislative die Grundlagen für einen Smart Meter Rollout. Das Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) beschreibt Rechte, Pflichten, technische Vorgaben zum Datenschutz und Datensicherheit über den Messstellenbetrieb und Datenkommunikation in intelligenten Energienetzen. Messstellenbetreiber müssen die Geräte dazu flächendeckend planen, durch Subdienstleister oder eigene Techniker installieren lassen und in Betrieb nehmen. Die Ursache liegt in der im MsbG geforderten Zertifizierung der SMGw §30 MsbG [5]. Erst wenn drei voneinander unabhängige Unternehmen SMGw installieren dürfen, beginnt der Rollout. Bisher fehlen allerdings zertifizierungskonforme Kommunikationsmodule. Momentan sind neun Anbieter in der Bewertungsphase. Den aktuellen Stand des Zertifizierungsprozesses des BSI können Sie hier abrufen [6].

Rollout international

Andere EU-Länder haben bereits ein großflächiges Rollout begonnen. Einige Staaten werden bis 2020  bereits vollständig mit Smart Metern ausgestattet sein (siehe Abbildung 1). In Deutschland gibt es bisher keinen Smart-Meter-Rollout. Es wurde lediglich ein Rollout von mME begonnen.

Abbildung 1: Einbauquote Smart-Meter im internationaler Vergleich bis 2020 (Quelle: Europäische Kommission [7]
Abbildung 1: Einbauquote Smart-Meter im internationaler Vergleich bis 2020 (Quelle: Europäische Kommission) [7]

Das Smart-Meter-Rollout

Knapp 52 Millionen Zählpunkte existieren laut Bundesnetzagentur (BNetzA) 2016 [8] in Deutschland. Bislang sind lediglich 37.207 mME in Deutschland installiert.

Abbildung 2: Zeitliche und nutzenorientierte Kostendeckel für den Rollout von Messeinrichutungen nach dem MsbG (Quelle: BMWi [9]
Abbildung 2: Zeitliche und nutzenorientierte Kostendeckel für den Rollout von Messeinrichutungen nach dem MsbG (Quelle: BMWi) [9]
Der Gesetzgeber unterscheidet zwischen verpflichtender und optionaler Ausstattung von Messstellen mit iMsys. Letztverbraucher über 6.000 kWh/a Stromverbrauch und Erzeuger über 7 kW installierter Leistung müssen bis 2032 [10] verpflichtend mit intelligenten Messsystemen versehen werden.

Liegt der Verbrauch bei bis zu 6.000 kWh/a, ist die Ausstattung bis 2032 optional. Das bedeutet, der Betreiber kann, bei Einhaltung der Kostendeckel (in Abbildung 2 in rot gekennzeichnet), bei Letztverbrauchern mit weniger als 6000 kWh/a iMsys installieren.

Können diese Kostendeckel im (Abb. 2) Rahmen der wirtschaftlichen Möglichkeiten der Messtellenbetreiber nicht eingehalten werden, dürfen mME installiert werden. Hierbei darf eine Grenze von 20 €/a nicht überschritten werden. Grundlage hierfür ist der §32 MsBG [11].

Abbildung 3: Mögliches Smart Meter Rollout (Quelle: Energy Brainpool nach BNetzA und MsbG)
Abbildung 3: Mögliches Smart Meter Rollout (Quelle: Energy Brainpool nach BNetzA und MsbG)

Weitere Einflüsse durch das Rollout

In Abbildung 3 ist ein Rollout-Pfad vom aktuellen Stand bis zum gesetzlichen Zieljahr 2032 dargestellt. Insgesamt müssen Elektroinstallateure 5,2 Millionen iMsys einbauen sowie weitere 34,4 Millionen Zählpunkte optional mit iMsys oder mME austatten.

Laut BNetzA gibt es knapp 52 Millionen Zählpunkte, die vom Rollout betroffen sind. Es sind ca. 445.000 sozialversicherungspflichtige Elektroinstallateure in Deutschland gemeldet. Wenn wir unterstellen, dass der Einbau eines Smart-Meters durchschnittlich eine Stunde dauert, so wären nur circa 0,42 Prozent  aller Elektroinstallateure bis 2032 ausschließlich mit dem Einbau von Smart-Metern beschäftigt.

Kosten-und-Nutzenanalyse des Smart-Meter-Rollouts (KNA)

In einigen Studien zum Thema „Smart-Meter-Rollout“ werden unterschiedliche Stakeholder wissenschaftlich untersucht. Das Beratungsunternehmen Ernst & Young hat eine „Kosten-und-Nutzen Analyse des Smart-Meter-Rollouts“ [12] erstellt, um die Kosten des Smart-Meter-Rollouts zu berechnen. Das Ergebnis: Ein flächendeckender Einsatz von Smart-Meter in Deutschland bis 2020 weist einen negativen Kapitalwert auf. Ein Rollout wäre ökonomisch nicht sinnvoll. Es wurde das von der EU empfohlende Rolloutszenario angewendet.

Die “dena-Smart-Meter-Studie” als Fortsetzung

Die Deutsche Energieagentur gibt in der „dena-Smart-Meter-Studie“ [13] einige ausgwählte Handlungsempfehlungen:

  • Eine Ausstattung von Stromerzeugern mit iMsys sollte nur geschehen, wenn keine Steuerungstechnik zum Einspeisemanagement verfügbar ist.
  • Kleine Messstellenbetreiber mit wenig Zählpunkten sollen mit größeren Messtellenbetreiber strategisch zusammenarbeiten.
  • Kosteneffizienter Rollout durch eigenverantwortliche Infrastrukturlösungen: Je nach kommunikativer Anbindung des Zählpunktes sollten Messstellenbetreiber entweder eine kabelgebundene oder -lose Lösung wählen. Beispielsweise wäre teilweise in einigen ländlichen Bereichen eine kabellose Verbindung kosteneffizienter als eine neue Leitung.
  • Im städtischen Bereich sind Bildschirme zur Visualisierung des Stromverbrauchesdirekt am Smart Meter denkbar. Hier gilt es zu erfragen, ob der Kunde diese Option überhaupt nutzen möchte. Anderenfalls entstehen unnötige Kosten. Attraktiv wird es für den Kunden jedoch, wenn er den Stromverbrauch über eine App verfolgen kann.

Betrachten wir die Nutzung von Bildschirmen an Smart-Metern, so ist es unter Umständen unnötig ein Bildschirm im städtischen Bereich zu installieren. Kommt eine Smartphone-Anwendung ins Spiel, sind weitere Kostensenkungen möglich.

Abkürzungsverzeichnis

Im folgenden Themengebiet der Smart-Meter werden grundlegende Begriffe abgekürzt. Es wird sich am Status – Quo orientiert.

BSI – Bundesamt für Sicherheit und Informationstechnik

iMsys – intelligentes Messsystem (Smart-Meter)

kWh – Kilowattstunde

mME – moderne Messeinrichtung

MsbG – Messstellenbetriebsgesetz

SLP – Standardlastprofil

SMGw – Smart-Meter-Gateway

Quellenverzeichnis:

[1] Juris GmbH, MBJV: Messstellenbetriebsgesetz vom 29. August 2016 (BGBl. I S. 2034), das durch Artikel 15 des Gesetzes vom 22. Dezember 2016 (BGBl. I S. 3106) geändert worden ist. Link: https://www.gesetze-im-internet.de/messbg/__21.html

[2] BMWi; BSI: Smart Metering – Datenschutz und Datensicherheit auf höchstem Niveau, Datenschutz in 10 Punkten. Link: https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/S-T/smart-metering.pdf?__blob=publicationFile&v=3

[3] BNetzA: Unterscheidung der Stromzähler. Link: www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Bilder/DE/Sachgebiete/Energie/Verbraucher/NetzanschlussMessung/SmartMeter/Zaehlerarten_Grafik_klein.jpg?__blob=poster&v=1

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

[5] MsbG: siehe [1]. Link: https://www.gesetze-im-internet.de/messbg/__30.html

[6] BSI: Zertifizierte Produkte – Intelligente Messsysteme. Link: https://www.bsi.bund.de/DE/Themen/DigitaleGesellschaft/SmartMeter/SmartMeterGateway/Zertifikate24Msbg/zertifikate24MsbG_node.html

[7] European Comission – Joint Research Centre. Smart Metering deployment in the European Union. Link: http://ses.jrc.ec.europa.eu/smart-metering-deployment-european-union

[8] BNetzA, BKartA: Monitoring Bericht 2017. Link: https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Allgemeines/Bundesnetzagentur/Publikationen/Berichte/2017/Monitoringbericht_2017.pdf?__blob=publicationFile&v=4

[9] BMWi: Wer soll nach dem MsbG mit einem intelligenten Messsystem ausgestattet werden?. Link: https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/FAQ/Intelligente-Messsysteme-Zaehler/faq-intelligente-netze-intelligente-zaehler.html

[10] MsbG: siehe [1]. Link: https://www.gesetze-im-internet.de/messbg/__31.html

[11] MsbG: siehe [1]. Link: https://www.gesetze-im-internet.de/messbg/__32.html

[12] Ernst & Young: Kosten-Nutzen-Analyse für einen flächendeckenden Einsatz intelligenter Zähler. Link: https://www.ey.com/Publication/vwLUAssets/Kosten-Nutzen-Analyse_Roll-out_Smart_Meter/$FILE/BMWI-Endbericht-KNA-Smart-Metering-2013.pdf

[13] dena – Deutsche Energie-Agentur: Handlungsempfehlungen für den operative Smart-Meter-Rollout in Deutschland. Link: https://shop.dena.de/fileadmin/denashop/media/Downloads_Dateien/esd/9041_ESD_dena-Smart-Meter-Studie.pdf

 

Weitergehende Lektürempfehlungen:

BMWi: „Barometer Digitalisierung Energiewende“. Link: https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/J-L/leistungsbeschreibung-dienstleistungsauftrag.pdf?__blob=publicationFile&v=4

BMWi: 7 Eckpunkte für das „Verordnungspaket Intelligente Netze“. Link:

https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/E/eckpunkte-fuer-das-verordnungspaket-intelligente-netze.pdf?__blob=publicationFile&v=1

et- energiewirtschaftliche Tagesfragen: Kritische Erfolgspfade für den Aufbau des Smart Markets. Link: http://www.et-energie-online.de/AktuellesHeft/Topthema/tabid/70/Year/2015/NewsModule/423/NewsId/1345/Kritische-Erfolgspfade-fur-den-Aufbau-des-Smart-Markets.aspx

Der Beitrag wurde für Energy Brainpool erstellt. Erstmalig wurde der Beitrag auf dem Energy Brainblog veröffentlicht.

 

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