Ökosystem Intelligentes Messsystem - Frank Borchardt 25. Mai 2021 E-world energy & water 25. Mai 2021 Forum Infrastructure: The New Generation of ...
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Ökosystem Intelligentes Messsystem E-world energy & water 25. Mai 2021 Forum Infrastructure: The New Generation of Energy Ecosystems Frank Borchardt 25. Mai 2021
VDE FNN – die Netzexperten im VDE
FNN – Forum Netztechnik / Netzbetrieb
▪ Teil des VDE, entwickelt die Stromnetze vorausschauend weiter
Technische
Gegründet 2008 Regelsetzung
Über 470 Mitglieder aus Unter- Vom Netz Umwelt
zum System & Naturschutz
nehmen, Behörden und Wissenschaft
Innovative
Technologien
VDE-Anwendungsregeln definieren den Versorgungs- Intelligente
qualität Messsysteme
Stand der Technik im Sinne von
EnWG §49
www.vde.com/en/fnn
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 1
Ökosystem Intelligentes Messsystem
Warm-up
▪ Kontext EU: Ziele der EU,
der Weg zum Rollout
▪ Systemischer Ansatz –
nirgendwo sonst diese
Funktionsvielfalt
Herausforderungen
Die Technik ▪ Hohe Sicherheitsanforderungen
▪ Heute: Zähler + Gateway ▪ Prozesse optimieren
▪ Morgen: … + Steuerbox ▪ Die Verbraucher mitnehmen
▪ Übermorgen: noch mehr Funktionen
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 2
Warum?
Intelligente Messsysteme (= Smart Meter)
sind kein Hobby deutscher Ingenieure
▪ Im Jahr 2009 hat die Europäische Union im Rahmen
des EU-Binnenmarktpakets Energie (Richtlinie
2009/72/EG) den europäischen Smart Meter Rollout
zum Ziel erklärt: „mindestens 80 % der Verbraucher
sind bis 2020 mit Smart Metern auszustatten“
Ergebnisse der Kosten-Nutzen-Analyse für einen
vollständigen Rollout von Smart Metern
◼ Positiv
◼ Unentschieden
◼ Negativ
◼ (Noch) Ausstehend
Stand 2018, nach European Commission DG Energy
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Kosten und Nutzen
Smart Meter in 2018 Anzahl Ausbauquote
Hohe Ansprüche in Deutschland Schweden 5,3 Mio. 100 % (seit 2009)
Nirgendwo sonst in Europa so hohe funktionale Anforderungen Finnland 3,6 Mio. 100 % (seit 2013)
▪ Systemischer Ansatz mit intelligenten Messsystemen als zentraler Italien 36,2 Mio. 99 %
Bestandteil der Digitalisierung der Energiewende Estland 0,7 Mio. 99 %
Nirgendwo sonst überhaupt so hohe Anforderungen an den Malta 0,3 Mio. 97 %
Datenschutz: „mindestens so sicher wie Online Banking“
Spanien 26,1 Mio. 93 %
▪ Durchgängige Sicherheitsarchitektur mit CC-Zertifizierung von
Dänemark 2,3 Mio. 69 %
Produktionsstätten bis zur Installation beim Verbraucher
Slowenien 0,5 Mio. 58 %
▪ WAN-Kommunikation mit durchgängiger PKI-Architektur
Niederlande 4,0 Mio. 47 %
Lettland 0,4 Mio. 36 %
▪ Rollout in Deutschland nur für ca. 15 Millionen Kunden:
Rollout in Deutschland
Verbraucher >nur für ca.
6.000 15sowie
kWh/a Millionen
EinspeiserKunden
> 1kW
Portugal 1,5 Mio. 25 %
Luxemburg 0,1 Mio. 25 %
Verbraucher > 6.000 kWh/a, Einspeiser > 1kW, in Einbau- Frankreich 9,0 Mio. 22 %
gruppen gestaffelt mit definierten Preisobergrenzen für den Einbau Großbritannien 5,9 Mio. 20 %
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Systemischer Ansatz
Intelligentes Messsystem als Teil einer Kommunikationsplattform
Informieren
Visualisieren und Verstehen
Feedback zum Stromverbrauch,
transparent in Echtzeit aufbereitet
Gleichgewicht durch Steuern
Flexibilität im Stromnetz nutzen Interagieren
Erzeuger, Speicher und Verbraucher
Überwachen und Steuern
flexibel aufeinander abgestimmt
Intelligentes Messsystem mit
Smart Meter Gateway und Steuerbox
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 5
Die Technik – modularer Aufbau
Die vier Grundbausteine des intelligenten Messsystems
Der Stromzähler Der Gaszähler
in unterschiedlichen Bauformen möglich analog/hybrid oder digital,
(Basiszähler, EHZ, mME light) mit LMN-Schnittstelle
Das Smart Meter Gateway Die Steuerbox
zentrales Kommunikationsmodul und Schnittstelle in die Kundenanlage
Sicherheitsanker (steuerbare Verbrauchseinrichtungen,
Speicher, Eigenerzeugung)
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 6
Sichere Kommunikation über zwei Kanäle
Public Key Infrastructure CLS Proxy-Kanal
Kommunikation mit Backend Sonstige Kommunikation
(Gateway Administrator) („im Transit“)
Energiewirtschaftlich relevante Funktionale Erweiterungen des
Kommunikation intelligenten Messsystems
▪ Tarifanwendungsfälle ▪ (zur Zeit) Steuerbefehle an die
(Zählerstände, Viertelstundenwerte, Steuerbox
netzdienliche Messwerte) ▪ Messwerte aus Sub-Metering
▪ Administrative Kommunikation (Wasser, Wärme, HKV)
(Statusmeldungen, Wake-up Calls, ▪ Anlagendaten aus der
Firmware-Updates) Kundenanlage
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 7
Vom „Zähler“ zum „Ökosystem“
iMSys
VNB / MSB Gas- mME Markt
mME (BZ)
KOF
LMN
Energiewirtschaftlich
TAFs GWA
relevante Daten SMGW Wake-up Backend
CLS
HAN/CLS aEMT
Proxy
SE* HKE* SME*
(Steuerbox)
* Neue Systemeinheiten/Definitionen:
„Anlagen- ▪ SE = Steuereinheit
„HEMS“
bezogen“ ▪ HKE = HAN-Kommunikationseinheit
Wärme
(generische Beschreibung für integrierte
Kunden- Wallbox Speicher PV
Sub- Wasser
Mess- Systemeinheiten, z.B. in einem HEMS)
▪ SME = Sub-Metering-Einheit
anlage WP ….. Metering dienstleister
HKV
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 8
Nächste Schritte der Weiterentwicklung
Technische Eckpunkte im Stufenplan 2021 des BMWi/BSI
Weiterentwicklung Metering Sub-Metering
Lastgangberechnung Strom und Spartenübergreifende Messung,
dynamische Tarife durch Verlagerung gesammelte Messdaten einer
von Funktionen ins Backend-System Liegenschaft über CLS Proxy
Fernsteuerung von Anlagen WAN-Anbindung von Anlagen Anbindung Ladeinfrastruktur
CLS Proxy als sicherer Netzseitige Steuerung am
Zusätzlicher, rückwirkungsfreier Kanal
Kommunikationskanal für Netzanschlusspunkt (öffentliches
für steuerbare Anlagen
steuerungsberechtigte Laden) bzw. am Hausanschluss
(Betriebsdaten, Wartung)
Marktteilnehmer (privates Laden)
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 9Hohe Sicherheitsanforderungen an den Rollout-Prozess
SiLKe – die sichere Lieferkette für Smart Meter Gateways (zertifiziert durch BSI)
Jegliche Manipulation in Produktion und Auslieferungsprozess bis zur Montage beim Endkunden vermeiden
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1. Montage in gesicherter Umgebung, Versiegelung der SMGWs vor dem Versand
2. Gesicherter Transport zum Lager des MSB (bzw. Beauftragten des GW-Admins)
3. Lagerung der versiegelten SMGWs bis zur Montage beim Endkunden
4. Gesicherter Transport der versiegelten SMGWs zum Endkunden
5. Entsiegelung des SMGWs beim Endkunden und Montage in Basiszähler, Inbetriebnahme des iMSys
Problem: Zusammenwirken von SMGW und Basiszähler kann vor Montage beim Endkunden nicht getestet werden.
Ein defektes SMGW kann während der Montage beim Kunden nicht gegen ein Reserve-SMGW getauscht werden.
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 10Firmware-Update-Prozess für das Gateway
Rezertifizierung der Gateways (wg. Freigabe neuer TAF) erfordert Firmware-Update
Baumusterprüfbescheinigung
Zertifizierungsstelle: PTB
BSI Zertifikat
Zertifizierungsstelle: BSI
Neugeräte Bestandsgeräten
§40 MessEV
werden gleich mit aktueller Softwareaktualisierungsgenehmigung müssen per Firmware-
Firmware ausgeliefert Zertifizierungsstelle: Eichdirektionen Download aktualisiert werden
Beispiel
Prozesse aus dem letzten Jahrhundert für Probleme von heute
Vor dem Update muss eine lokale,
▪ 13 Landeseichbehörden = 13 unterschiedliche Verfahrensanweisungen manuelle Datensicherung
am Gateway erfolgen.
20.05.2021 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 11Ein „Blick über den Tellerrand“ zum Thema Kundennutzen
Rückblick ins Jahr 2005: Mobilfunk
▪ Seit einem Jahr ist UMTS (3G) kommerziell verfügbar
▪ Wie viel Geld hätten Sie in diesem Jahr für ein Smartphone ausgegeben?
Zahlungsbereitschaft für neue Handys im Jahr 2005*
> 150 € 7%
‹- -›
100 – 150 € 9%
50 – 100 € 31 % ?
20 – 50 € 27 %
< 20 € 26 %
Einstieg über einfache Mehrwertdienste Quelle: Mummert Consulting / Manager Magazin, 13.01.2005
(z. B. MMS) erzeugte Kaufbereitschaft * 2007 wurde das erste iPhone für 399 € (zzgl. 24 Monatsvertrag) auf den Markt gebracht
05.11.2020 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 12Die Energiewende zum Kunden bringen
Einfach anfangen!
▪ Die „Basics“ erklären: kW und kWh
▪ Daten in Echtzeit
▪ Einfache Analysetools
Die Kundenbeziehung digitalisieren
▪ Verbraucher dort abholen, wo sie stehen: verstehen – kontrollieren – steuern
▪ Schritt für Schritt ergänzende Services anbieten:
▪ (komplexe) Analysen, Alarmfunktionen, Benchmarking, Steuerung
▪ Eigenerzeugung und Speicherung
▪ Gamification
▪ Laststeuerung
05.11.2020 © Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE 13Vielen Dank für
Ihre Aufmerksamkeit!
FNN – wir entwickeln Netze weiter #zmp2021
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Ihr Ansprechpartner
Frank Borchardt
Tel. +49 30 383868-26
frank.borchardt@vde.com
Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN)
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