Smart Meter

In einem System, das auf erneuerbaren Energiequellen basiert, sind Smart Meter, oder auch intelligente Messsysteme (iMSys), ein Werkzeug, um unsere Energiesysteme zu digitalisieren und zu dekarbonisieren. Der intelligente Zähler besteht aus zwei Teilen: einem digitalen Stromzähler (einem modernen Messgerät) und einer Kommunikationseinheit (Smart-Meter-Gateway). Über das Gateway können Stromverbrauchsdaten übertragen werden, und sowohl die Nutzer:innen als auch die an der Energieversorgung beteiligten Unternehmen (zum Beispiel Netzbetreiber oder Energielieferanten) haben Zugang zu diesen Daten.

Während analoge und digitale Zähler den Verbraucher:innen nur den Zählerstand anzeigen, können Smart Meter detaillierte Informationen über den Stromverbrauch über einen beliebigen Zeitraum hinweg liefern und bieten sowohl Privatpersonen als auch Unternehmen diverse Vorteile.

Was ist das Smart-Meter-Gateway (SMGW)?

Ein Smart-Meter-Gateway ist die zentrale Kommunikationseinheit des intelligenten Messsystems. Neben der BSI-Zertifizierung (ein Datenschutzprotokoll) für diesen Zweck sorgen Smart Meter Gateways für eine sichere und verschlüsselte Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten eines Energiesystems. Über separate Schnittstellen können sie nicht nur Stromzähler, sondern auch Photovoltaik (PV)-Anlagen, Elektrofahrzeuge (EVs), Speicherheizungen und Wärmepumpen in das intelligente Energienetz integrieren.

Wer ist für die Einführung von Smart Metern verantwortlich?

Staatliche Anreize sind ein entscheidender Faktor für die Einführung von Smart Metern. Energieversorger und Messstellenbetreiber sind jedoch für die Installation, Inbetriebnahme und Wartung von intelligenten Messsystemen und die Realisation anderer zusätzlicher energierelevanter Dienstleistungen verantwortlich. 

Der grundzuständige Messstellenbetreiber ist in der Regel dafür verantwortlich, alle Nutzer:innen innerhalb eines Netzgebiets mit intelligenten Messsystemen auszustatten. Der Kunde kann jedoch einen alternativen Betreiber, einen wettbewerblichen Messstellenbetreiber wählen, der die Inbetriebnahme übernimmt und weitere Mehrwerte anbietet - etwa die Visualisierung aller Messwerte auf einer App oder einem speziellen Energieportal.

Wie funktioniert ein Smart Meter Netzwerk?

In einem Smart-Metering-System, oft auch Intelligent-Metering-System genannt, ist das Smart-Meter-Gateway (SMGW) die zentrale Komponente, die Messdaten von Zählern empfängt, speichert und für Marktteilnehmer aufbereitet. Das SMGW kommuniziert mit verschiedenen Komponenten und beteiligten Marktteilnehmern zur Übermittlung von Verbrauchsdaten sowie zu deren Verwaltung.

Im Weitverkehrsnetz

Im Weitverkehrsnetz (engl. wide area network - WAN) kommuniziert das SMGW sicher mit externen Marktteilnehmern und mit dem SMGW-Administrator. Diese externen Akteure oder Teilnehmer können entweder aktiv oder passiv sein: 

Aktive Teilnehmerdürfen Daten, bestimmte Informationen oder Signale an das SMGW senden. So können sie beispielsweise ein Dimm-Signal weiterleiten. 

Passive Teilnehmer dürfen im Gegenzug Daten oder Informationen vom SMGW lesen oder empfangen. Zum Beispiel das Auslesen des Stromverbrauchs.

Ein weiterer Aspekt der sicheren Kommunikation ist die "Controllable Local System" (CLS). Diese Schnittstelle wird im WAN zur Kommunikation zwischen SMGW, dem Smart Meter und der Steuerbox verwendet. Die Steuerbox ist ein zusätzliches Gerät, das über die CLS-Schnittstelle kommuniziert und Teil des iMSys ist. Sie ist der Endpunkt oder Empfänger von(Steuer-)Signalen des Verteilnetzbetreibers und gibt diese wiederum über das EEBus-Protokoll an das HEMS weiter. Zudem verfügt es über digitale und analoge Ausgänge zur Steuerung älterer Geräte. Neben Strom- und Gaszählern können über den CLS-Adapter auch andere Geräte und Systeme wie Heizkostenverteiler, Wasserzähler, Ladesäulen für Elektrofahrzeuge und mehr an das SMGW angeschlossen werden. Dies gewährleistet eine intelligente und zukunftssichere Anbindung der Gebäudeinfrastruktur.

Im lokalen metrologischen Netz

Im lokalen metrologischen Netz (LMN) kommuniziert das SMGW mit den angeschlossenen Zählern (Strom, Gas, Wasser, Wärme) eines oder mehrerer Endverbraucher:innen. Die Zähler übermitteln ihre Messwerte über das LMN an das SMGW.

Im Heimnetzwerk

Im Heimnetzwerk (engl. home area network - HAN) eines Verbrauchers kommuniziert das SMGW mit den steuerbaren Energieverbrauchern oder Energieerzeugern (beispielsweise Wallboxen, Wärmepumpen, Batterien und Photovoltaikanlagen). Außerdem kann der Servicetechniker oder die Endverbraucher:innen auf die vom SMGW bereitgestellten Daten zugreifen.

Vorteile von Smart Metern

Da es sich bei digitalen Stromzählen um moderne Messsysteme handelt, die den Stromverbrauch in Echtzeit messen können, bieten sie im Vergleich zu analogen Stromzählern eine Reihe von Vorteilen:

• Energieversorger erkennen Serviceprobleme früher (Zwei-Wege-Kommunikation und konstante und genaue Informationen werden bereitgestellt)
• Da intelligente Messsysteme Verbrauchsdaten in Echtzeit liefern, können die Verbraucher:innen ihren Energieverbrauch besser verstehen und ihn kontrollieren und anpassen, um so Kosten und Emissionen zu senken.
• Der Abrechnungsprozess wird verbessert: Da intelligente Messsysteme die Verbrauchsdaten in Echtzeit anzeigen, entfällt die Notwendigkeit, die Zähler jährlich manuell abzulesen, und es gibt weniger Rückfragen zur Abrechnung.
• Intelligente Messsysteme ermöglichen es den Versorgern, flexiblere Tarife anzubieten, die je nach Tageszeit und Nachfrage variieren.
• Intelligente Messsysteme ermöglichen den Verteilnetzbetreibern (VNB) ein besseres Verständnis der Netzauslastung und ein entsprechendes Strommanagement, was zu einer zuverlässigen und effizienten Stromversorgung führt.

Intelligente Messsysteme als Grundlage für komplexere Anwendungsfälle

Intelligente Messsysteme bieten nicht nur eine Vielzahl von Vorteilen, sondern können auch die Grundlage für komplexere Anwendungsfälle bilden: 

Time of Use Tarife

Da intelligente Messsysteme den Stromverbrauch der Kund:innen in kurzen Zeitabständen aufzeichnen, können sie die technische Grundlage für dynamische Tarife wie zum Beispiel Tarife in “Echtzeit” bilden. Diese Tarife bieten den Verbraucher:innen Anreize, ihren Verbrauchin Schwachlastzeiten mit niedrigeren Preisen zu verlagern, was im Gegenzug die Belastung auf das Netz durch einen Ausgleich der Nachfrage verringert. Ein intelligenter Messsysteme misst den Stromverbrauch oder die Einspeisung und diese Informationen können dann von einem Home Energy Management System (HEMS) verwendet werden, um den Verbrauch auf günstigere Zeiten zu verlagern und hohe Hochpreiszeiten zu vermeiden.

Integration von Steuersignalen der VNB(14a)

Die Integration von Smart-Metering-Systemen in die Systeme der Netzbetreiber ist der Schlüssel für ein effektives Management der Energienetze, wie in § 14a ades deutschen Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) festgehalten. Durch diese Integration kann das Smart-Meter-Gateway Echtzeitsignale von den Netzbetreibern empfangen und so dynamische Reaktionen wie Laststeuerung und Netzentlastung ermöglichen. Neben der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften schreibt die 14a-Verordnung eine nahtlose Kommunikation vor, um die Netzstabilität zu optimieren, erneuerbare Energiequellen zu integrieren und die Netzstabilität zu verbessern. Seit Beginn des Jahres 2024 müssen Privathaushalte mit ihren Netzbetreibern vereinbaren, dass der Netzbezug in Notsituationen gedrosselt werden wird. Sie haben allerdings den Vorteil, dass sie aufgrund dessen durch die zuvor definierten Module eine Netzentgeltreduktion erhalten. Durch die weiteren Möglichkeiten des aHome-Energy-Management-Systemskönnen sie ihre Nutzung nun transparent einsehen, den Einfluss durch Abregelung und Dimmung minimieren sowie den Verbrauch und die Erzeugung von Strom aktiv beeinflussen und so zum Prosumenten werden. Durch die Nutzung der durch den Rechtsrahmen unterstützten Funktionen werden intelligente Messsysteme und in diesem Zusammenhang auch HEMSzu wichtigen Instrumenten für den Übergang zu intelligenteren, umweltfreundlicheren und widerstandsfähigeren Energiesystemen.

Energy Communities

In Energy Communities werden intelligente Messsysteme benötigt, um Verbrauchsmuster zu verstehen. Anhand der Daten des Smart Meters, das vom Stromversorger des Mitglieds installiert wurde, können die “Stromgemeinden” Maßnahmen testen, die auf datengestützten Vorschlägen beruhen. Die Gemeinde erhält diese Informationen automatisch vom Smart-Metering-System. Dokumente oder Rechnungen sind von den Mitgliedern nicht erforderlich, da der intelligente Zähler Echtzeitdaten aufzeichnet.

Einführung von intelligenten Messsystemen in Europa

Die Einführung von intelligenten Messsystemen ist in den europäischen Ländern sehr uneinheitlich. Während Spanien, Italien, Schweden, die Niederlande, Estland, Finnland und Dänemark bereits eine Abdeckung der Smart Meter von über 80 Prozent erreicht haben, war das Ziel Deutschlands für 2023, eine Abdeckung von einem Prozent zu erreichen. Die meisten EU-Länder befinden sich derzeit in einem Prozess der vollständigen Einführung. 

Die nachstehende Grafik zeigt den prozentualen Anteil der Haushalte, die bis 2022 mit Smart Metern ausgestattet sind, nach Ländern.

Wie die Grafik zeigt, liegen Deutschland und Griechenland weit hinter dem europäischen Durchschnitt bei der Einführung von intelligenten Messsystemen zurück. Das liegt zum Teil daran, dass Deutschland sich zunächst gegen die Einführung von Smart Metern entschied. In 2023 entwarf die Regierung jedoch ein Gesetz, das den Beginn der flächendeckenden Einführung von Smart Metern einleitet. Ab 2025 wird die Einführung von intelligenten Messsystemen verpflichtend, wobei bis 2030 eine 100 prozentige Abdeckung erreicht werden soll. 

In einigen Ländern wie Irland, Frankreich und Portugal begann die Einführung mit Verspätung und uneinheitlich. Inzwischen haben sie aber etwa 80 Prozent der Versorgung erreicht, und die vollständige Abdeckung soll zwischen 2024 und 2025 erreicht werden. 

Die Fortschritte der einzelnen Länder hängen von einer Reihe von Faktoren ab, darunter rechtliche Rahmenbedingungen, technische Herausforderungen und logistische Probleme. Die Regierungen müssen Maßnahmen ergreifen und einen politischen und rechtlichen Rahmen schaffen, welche die vollständige Einführung unterstützen.

Datenschutz und Datensicherheit bei intelligenten Messsystemen

In Deutschland regelt das Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) genau, wie Smart Metering datenschutzkonform gestaltet werden muss: 

• Bei der Verarbeitung personenbezogener Daten muss der Zweck der Verarbeitung im Vorfeld klar definiert werden. Demnach werden die Messdaten nur für energiewirtschaftlich notwendige Anwendungen übermittelt.
• Das Smart-Meter-Gateway speichert die erfassten Verbrauchswerte je nach Datenschutzeinstellung.
• Vom Smart-Meter-Gateway gelangen die Daten nur in verschlüsselter oder pseudonymisierter Form ins Netz. Das bedeutet, dass "unbefugte" Dritte die Daten nicht einsehen oder manipulieren können. Auch ein unberechtigter Fernzugriff ist somit ausgeschlossen.

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