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Smart Meter Gateways: Strom intelligent messen

16.07.2020

Hurra, die Energieversorgung wird digital! Seit Anfang des Jahres ist die Einführung der Smart Meter Gateways im Gange. Hier lesen Sie, was die intelligenten Messeinrichtungen tun, wer sie braucht und welche Kosten für den schlauen Messstellenbetrieb entstehen.

Die Digitalisierung der Energiewende – genauer gesagt: Die Einführung intelligenter Stromzähler, der so genannten Smart Meter Gateways als Basisausstattung fürs Smart Grids – wird seit 2009 vorbereitet. Mehr als zehn Jahre dauerte es allerdings bis zum offiziellen Start. Rein gesetzlich müssen Gebäude mit sehr hohem Stromverbrauch zwar bereits seit 2018 ein Smart Meter Gateway einbauen. Nur gab es diese Geräte vor zwei Jahren noch gar nicht. Immerhin: Am 3. Februar 2020 erklärte das federführende „Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik“ (kurz: BSI) den „Roll out“ der vernetzten Smart Meter Gateways für eröffnet. Drei Modelle hatten die strengen Sicherheitsprüfungen bestanden. Manchmal dauert Digitalisierung eben etwas länger. Für uns ist die Einführung der schlauen Zähler Grund genug, alle Fragen rund um Smart Meter Gateways zu klären.

Was macht ein Smart Meter Gateway?

Ein SMG, so die Kurzform, ist eine Art hochsicheres Modem für die Übertragung von Zählerständen aus Gebäuden zum „Messstellenbetreiber“. Es misst selbst keinen Verbrauch, sondern erhält diese Informationen von nachgeschalteten digitalen Zählern. Neben Strom können das künftig etwa auch digitale Wasser- oder Gaszähler sein. Die Kommunikation erübrigt jährliche Zählerablesungen ebenso wie mögliche Voraus- und Nachzahlungen: Das Smart Meter Gateway kann Verbräuche häufiger und automatisch übertragen – sofern man das möchte. Umgekehrt kann das SMG auch Informationen aus dem Netz empfangen. Das soll den Energieverbrauch besser nachvollziehbar und das Stromnetz flexibler machen – zum Smart Grid eben.

Anwendungen Smart Meter Gateway

Das geht: Das Smart Meter Gateway überträgt die Messdaten verschiedener digitaler Zähler im Gebäude über einen sicheren Kanal an den zuständigen Messstellenbetreiber. Im Gegenzug kann es auch Steuersignale und andere Daten vom Netzbetreiber, Energieversorger oder anderen Services ins Gebäude schicken.

Wer braucht ein Smart Meter Gateway?

Spätestens 2032 sollen alle Gebäude in Deutschland mit Smart Metern ausgerüstet sein, so der Plan der Bundesregierung zur Digitalisierung der Energiewende. Im Moment müssen Haushalte mit mehr als 6 000 Kilowattstunden Jahresverbrauch ein SMG einbauen. Das wird in nächster Zeit nach und Nach passieren. Auch Haushalte mit E-Auto-Schnelllader, PV-Anlage oder Wärmepumpe können zum Einbau veranlasst werden. Auch aus anderen Gründen könne Netzbetreiber dne Einbau anordnen oder Hausbesitzer ein SMG freiwillig installieren lassen. Das kann sic etwa dann lohnen, wenn man flexible Verbraucher mit hohem Energiebedarf hat – über SMG lassen sich etwa flexible Tarife nutzen, wie sie zum Beispiel der österreichische Stromanbieter Awattar schon im Programm hat.

Warum dauerte der Start so lang?

Mart Meter Gateways sind eine Art Fort Knox der digitalen Energiewende. Sie stellen eine Datenverbindung zwischen Verbrauchern und der kritischen Infrastruktur des öffentlichen Versorgungsnetzes her, die auf keinen Fall gehackt werden darf. Daher stehen sie unter extremen Sicherheitsvorkehrungen gegen Hackerangriffe, aber etwa auch gegen die Manipulationen von Tarifdaten. Hersteller mussten sogar eine hochsichere Lieferung-Strategie aus der Fabrik bis zum Kunden entwicklen, fast wie Geldtransporte. Kurzum: Die Sicherheitsprüfungen haben gefühlt ewig gedauert.

Die ersten zertifizierten SMGs und ihre Zertifizierung-Historie zeigen wir unten in der Bildergalerie.

Was können Smart Meter Gateways?

Vor allem erfassen und speichern sie die Verbräuche der angeschlossenen Zähler mindestens alle 15 Minuten und senden diese an den Netzbetreiber beziehungsweise den Messstellenbetreiber. Was mit den Daten passiert, ist streng reguliert – und muss eben sicher sein. Deshalb haben die Gremien der Energiewirtschaft insgesamt 14 „Tarifanwendungsfälle“ (TAF) entwickelt.

Nur vier davon, TAF 1, 2, 6 und 7 in der Tabelle unten, sind in den aktuellen Gateways bislang aktiv. Drei weitere werden derzeit nachgereicht und zertifiziert: Nummer 9, 10 und 14. Um künftig wechselhaft verfügbaren Strom flexibel anbieten zu können, ist laut Simon Köppl vom Smart-Grid-Projekt „Altdorfer Flexmarkt“ der TAF 7 („Zählerstandgangmessung“) am Wichtigsten. Er überträgt den Zählerstand alle 15 Minuten zum Messstellenbetreiber und macht so die besagten variablen Tarife möglich. Um Geräte bei billigem Strom einzuschalten, kann der Stromversorger dabei die jeweils aktuellen Strompreise pro Kilowattstunde übers SMG liefern.

Altdorfer Flexmarkt

Hoher Besuch: Gemeinsam mit dem bayerischen Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger (links) wurde im „Altdorfer Flexmarkt“ das erste Smart Meter Gateway in Betrieb genommen. (Foto: C/Sells)

Weitergehende Steuerungen, etwa um Engpässe oder Überangebote an Strom im Netz durch Ab- oder Zuschalten von Großverbrauchern abzufedern, benötigen die noch nicht zertifizierten TAF 9 und 10. In SMG-Prototypen werden diese derzeit etwa im Altdorfer Flexmarkt erprobt. Dort wird beispielsweise getestet, wie Wärmepumpen und andere flexible Verbraucher solche Netzschwankungen durch die wechselhafte regenerative Stromerzeugung lokal ausgleichen können.

Was kostet ein Smart Meter Gateway?

Das Smart Meter Gateway gehört dem Messstellenbetreiber und kostet erst einmal nichts. Doch es fällt eine jährliche Gebühr an, die der Messstellenbetreiber festlegt und deren gesetzliche Obergrenze sich am Verbrauch orientiert. Sie beginnt bei maximal 23 Euro pro Jahr für einen Verbrauch bis 2 000 kWh und ist nach oben gestaffelt. Verbraucher mit 4 000 bis 6 000 kWh Jahresverbrauch etwa zahlen maximal 60 Euro, darüber bis zu 100 Euro Messgebühren. Das ist in der Regel mehr als das bisherige Messentgelt, das irgendwo in den Grundgebühren der Stromrechnung auftauchte. Die smarten Funktionen sollen andererseits dabei helfen, Energie und damit Kosten zu sparen. Allerdings gibt es immer wieder Kritik an den höheren Gebühren, da diese mögliche Einsparungen durch die vernetzten Zähler zunächst einmal wieder einkassieren.

Die Tarifanwendungsfälle im Detail

grün = Bereits zertifizierte Tarifanwendungsfälle; grau = TAF in Vorbereitung / nachträgliche Zertifizierung per Update; weiß = Noch nicht zertifiziert

 

Tarifanwendungsfall (TAF)

Praktische Anwendung

1

Datensparsame Tarife

Monatliche / jährliche Übertragung und Abrechnung. Zusammenfassung von Verbrauch u. Einspeisung möglich

2

Zeitvariable Tarife

Dynamische Tarifstufen, vergleichbar mit HT / NT. Bis zu 15-Minuten-Schritte und mehr Tarifstufen möglich

3

Lastvariable Tarife

Bei Über-/Unterschreiten von Lastgrenzen Wechsel in anderen Tarif. Vor allem für Industrie-Anwendungen

4

Verbrauchsvariable Tarife

Tarifwechsel bei Über-/Unterschreiten von Verbrauchsmengen, z.B. Tarife mit Energiemengen-Kontingenten

5

Ereignisvariable Tarife

Ereignisse im SMG oder Meldung aus dem Netz können Tarif-Änderung auslösen, z.B. Netzengpässe

6

Ablesung von Messwerten im Bedarfsfall

Abruf des Zählerstands an einem bestimmten Tag und Uhrzeit, etwa bei Umzug, Mieterwechsel,
Lieferantenwechsel. Das SMG speichert dafür stets alle Messwerte der jeweils letzten sechs Wochen.

7

Zählerstandgangmessung

SMG erfasst und überträgt den Zählerstand alle 15 Minuten, z.B. für variable Tarife, Verbrauchserfassung etc.

8

Erfassung Extremwerte

Erfassung von min. und max. Verbrauch z.B. pro Monat. Einsatz für die Tarifeinstufung oder Monitoring

9

Ist-Einspeisung von
Erzeugungsanlagen

Auslesen z.B. einer PV-Anlage, etwa um Anlagen in intelligenten Netzen (Smart Grids) besser
zur Netz-Stabilisierung nutzen zu können.

10

Übermittlung von
Netzzustandsdaten

Übertragung von Live-Daten zum Zustand des Verteilnetzes. Damit können Netzengpässe kurzfristig an ­flexible Verbraucher oder Energiemanager gemeldet werden, damit diese ihren Verbauch anpassen können.

11

Steuerung von Verbrauchs- und Erzeugungsanlagen

Erfassung von Zugriffen zur Steuerung von außen - also durch Geräte oder Netz-Impulse.
Dann Erfassung und Speicherung der Zählerstände, Zeitpunkt etc.

12

Prepaid Tarife

Freigegebene Energiemenge wird vorgeschaltet, dann muss nachgeladen/bezahlt werden z.B. via PayPal

13

Verbraucher Visualisierung

Datenzugriff /Darstellung von Verbrauchswerten über Messstellenbetreiber und dessen WAN (Wide Area Network)

14

Hochfrequente Messwerte für Mehrwertdienste

Feinere Verbrauchsdaten, mit denen man etwa das Profil einzelner Geräte auslesen und für Energieauswertungen nutzen kann. Abhängig von der Übertragungsfrequenz des digitalen Zählers zum Smart Meter Gateway

 


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Systeme

Kommentar

„Die Botschaft: Messen wird teurer“

Bei Sonne und Wind müssen künftig Elektroautos laden und Wärmepumpen heizen, bei Dunkelflaute besser nicht. Keine Frage: Die dafür eingesetzte, digitale Mess- und Übertragungstechnik muss höchsten Sicherheitsstandards entsprechen. Doch die über lange Jahre entwickelten Smart Meter Gateways und ihre wenig verständlichen TAF sind selbst für kundige Anwender eine kommunikative Herausforderung. Die dahinter aufgebaute Tarifstruktur – Botschaft: Messen wird zunächst einmal teurer – schreit jedenfalls laut nach Widerstand.

Ich habe als Journalist schon diverse Zusatzgebühren für neue Technologien erlebt. In aller Regel bremsten sie Innovationen aus.  Ja, neue Technik kostet. Aber vor allem soll sie hier dem Netz und der Energiewende dienen. Jetzt. Statt Verbraucher mit Mehrkosten zu belasten, die sie nicht verstehen, brauchen wir zusammen mit Smart Meter Gateways innovative Tarife, die Verbraucher an der Energiewende teilhaben lassen. Doch davon ist bisher leider viel zu wenig zu sehen.

Reinhard Otter
Reinhard Otter, Fachredakteur

 

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