Neues aus dem Messwesen: Stufenmodell 2.0 und Co.

Neue Entwicklungen im Messwesen erklärt

Welche neuen Veröffentlichungen gibt es im Messwesen?

Vor der Sommerpause hatten Bundestag und Bundesrat das neue Klimaschutzgesetz sowie ein Bündel von Energiegesetzen, u.a. auch Anpassungen im Messstellenbetriebsgesetz (MsbG), verabschiedet. Gerade im Bereich Smart Metering finden interessierte Beobachter/innen aktuell viele richtungsweisende Informationen aus verschiedenen Kanälen.

Zum einen wurden durch die Behörden und das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) der Barometer-Bericht zur Digitalisierung der Energiewende für das Berichtsjahr 2020 sowie neue „Technische Eckpunkte für die Weiterentwicklung der Standards für die Digitalisierung der Energiewende“ veröffentlicht. Und auch ein erster Entwurf für eine aktualisierte Version 1.1 der Technische Richtlinie (BSI TR-03109-1) bzgl. „Anforderungen an die Interoperabilität der Kommunikationseinheit eines intelligenten Messsystems“ wird wohl aktuell in dem Ausschuss Gateway-Standardisierung diskutiert (Nachtrag: zeitgleich mit der Veröffentlichung dieses Beitrags hat der Ausschuss Gateway-Standardisierung nun auch die TR v1.1. veröffentlicht: Link).

Zum anderen gibt es Nachrichten über Weiterentwicklungen im Gerätesektor: Nun haben insgesamt drei SMGw-Hersteller eine Re-Zertifizierung des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI)  erhalten und ermöglichen mit ihren Geräten auch neue Tarifanwendungsfälle bzgl. des Netzzustandes sowie Mehrwertdienste auf Basis von hochfrequenten Messwerten.

Der rote Faden: Standardisierungsstrategie und Stufenmodell

Doch wo liegen die Zusammenhänge zwischen diesen Entwicklungen? Den roten Faden liefert tatsächlich die vom BMWi 2019 veröffentlichten  „Standardisierungsstrategie zur sektorübergreifenden Digitalisierung nach dem Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende“ sowie der 2020 veröffentlichten „Fahrplan für die weitere Digitalisierung der Energiewende“. Im Zentrum des Fahrplans der Digitalisierung der Energiewende stehen die Smart-Meter-Gateways (SMGw), deren Weiterentwicklung sowie Einsatzgebiete. Während viele Leitplanken bereits seit Jahren feststehen, entwickeln sich die technischen Standards inkrementell weiter. Diesbezüglich sind insb. die oben genannten Dokumente und Informationen richtungsweisend. Die Umsetzung der Smart-Meter-Roadmap wird erkennbar immer detaillierter Kontur annehmen. In diesem Zusammenhang befindet sich das erwartete Stufenmodell in Version 2.0 nunmehr in der Kommentierung und damit unmittelbar vor der Veröffentlichung.

Wurde das aktualisierte Stufenmodell ursprünglich noch im ersten Quartal erwartet, sorgte die überraschende Entscheidung des OVG Münster, die Allgemeinverfügung für intelligente Messsysteme (für die klagenden Parteien) auszusetzen, augenscheinlich zunächst einmal für eine Verschiebung der Prioritäten. Im zweiten Quartal des Jahres ging es erst einmal um die Rettung des grundsätzlichen Smart-Meter-Infrastrukturansatzes. Nach der MsbG-Novelle kann sich nun wieder auf die Weiterentwicklung des Stufenmodells konzentriert werden.

Doch was sind eigentlich die wesentlichen Inhalte der bekannten Informationen aus dem Stufenmodell?

Das Stufenmodell im Detail

Das Stufenmodell ist das wesentliche Rahmendokument für die zukünftige inkrementelle Umsetzung der Digitalisierung der Energiewende, vor allem mittels intelligenter Messysteme (iMSys: also digitalen Stromzählern mit dem SMGw als sichere Kommunikationseinheit). Das Modell beschreibt den Pfad, welche Funktionen nach und nach durch die Branche umzusetzen sind. Hersteller, Softwareanbieter, Messstellenbetreiber, Netzbetreiber, Lieferanten, regulierende und gesetzgebende Instanzen und weitere Stakeholder (Stichwort E-Mobilität)  – nahezu alle sollen einbezogen und in die Pflicht genommen werden.

Systematisch bleibt man dem bisherigen Ansatz aus Energiewirtschaftlichen Anwendungsfällen (EAF), dazu notwendigen Systemanwendungsfällen (SAF) und Funktionsbausteinen (FB) treu. Auch strukturell beschreibt das Stufenmodell weiterhin zunächst die Systematik sowie den Stand der Technik, ehe die nächsten Weiterentwicklungsstufen und ein Ausblick gegeben werden.

Stand der Technik

Das Stufenmodell 2.0 definiert im Stand der Technik, Sommer 2021, zwei Typen von Systemanwendungsfällen. Zum einen (SAF-1.x): hierbei handelt es sich um jene Grundfunktionen, die die ersten intelligenten Messsysteme bereits seit dem Marktstart im Frühjahr 2020 beherrschen. Eingeweihten dürften diese Funktionen im Wesentlichen unter den Kürzeln TAF1, TAF6, TAF7 bekannt sein – also damit die Grundfunktionen, um überhaupt bei Verbraucher/innen abrechnungsrelevante Messwerte zu erhalten. Als Grundfunktionalität werden ebenfalls zeitvariable Tarife genannt (TAF2), auch wenn dies in der Branche zumeist erst später umgesetzt wurde.[1] Gleichzeitig stellen diese Grundfunktionen auch die Voraussetzung dar, um Webportale mit Daten zu versorgen. Die Systemanwendungsfälle zur Firmware-Aktualisierung und der Kommunikation zwischen CLS und Externem Marktteilnehmer (EMT) werden ebenfalls unter dem aktuellen Stand der Technik geführt (bereits seit der ersten Version des Stufenmodells), wenngleich es derzeit was die praktische Umsetzung der ersten SMGw-Firmwareupdates angeht, noch etwas ruckelt.

Dazu (SAF-2.x) kommen die Funktionen, die nach den oben genannten Re-Zertifizierungen der SMGw seit einem Dreivierteljahr enthalten sind (seit der Re-Zertifizierung des ersten Herstellers). Die neuen Tarifanwendungsfälle 9 („Bereitstellung der Ist-Einspeisung einer Erzeugungsanlage“) und 10 („Bereitstellung von Netzzustandsdaten“) versetzen insbesondere Netzbetreiber in die Lage, eine höhere Transparenz ihrer Infrastruktur zu erlangen und auf Basis dieser Informationen bspw. auch via CLS-Management zielgerichtet Anlagen zu steuern. Darüber hinaus bietet TAF 14 („Hochfrequente Messwertbereitstellung für Mehrwertdienste”) neue Möglichkeiten, um datenbasierte Geschäftsmodelle mit Fokus auf Letztverbraucher/innen auf den Weg zu bringen. Eine Übersicht finden Sie in der folgenden Darstellung.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Weiterentwicklung und Ausblick

Weitaus interessanter als der Stand der Technik, welcher im Wesentlichen den Status quo als zweite Entwicklungsstufe definiert, ist der Ausblick, welche Entwicklungen als nächstes zu erwarten sind. Fokus sind hier

  • die netzdienliche Steuerung,
  • die Einbeziehung der (öffentlichen und nicht-öffentlichen) Ladeinfrastruktur in das Smart Metering oder
  • das Submetering.

Ferner auch die Erweiterung auf weitere Sparten – hier wird die Anbindung Gas weitergedacht. So sollen künftig weitere Zähler via LMN-Schnittstelle anbindbar sein.

Die Marktakteure sind derzeit aufgefordert, ihre Rückmeldungen einzubringen – insofern muss dies nicht unbedingt Bestandteil der nächsten Stufe 3.0 werden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Um weitere Sparten einzubeziehen und für die Elektromobilität den CLS-Ansatz zu öffnen, fasst das so vorgedachte Stufenmodell 3.0 die „Systemgrenze“ weiter. Bisher galten nur moderne Messeinrichtungen (mME) und SMGw als Bestandteile innerhalb der „Systemgrenze“; Steuerinfrastruktur und Zähler anderer Sparten hingegen lagen außerhalb derselben. Mittlerweile aber wird diese sog. „Systemgrenze“ erweitert und die zuletzt genannten Bestandteile sind nun erstmals Teil des Modells. Dies bedingt, dass jene künftig Bestandteile des Ordnungsrahmens der Smart Metering Infrastruktur werden. Proprietären Lösungen wird damit ein Riegel vorschoben. Das Sicherheitsmodell der iMSys-Welt wird auf andere Sparten übertragen.

Eigene „wide area network“- (WAN-)Anbindungen unter Umgehung des SMGw sind allerdings weiterhin möglich, sofern es nicht um „energiewirtschaftlich relevante“ Daten geht.

Was sind die nächsten Schritte?

Der nächste Schritt ist die Veröffentlichung des sich bis dahin ggf. geringfügig nochmals verändernden Stufenmodells 2.0 nach den Kommentierungen durch die Fachgremien. Gleichzeitig wird die TR 1.1 in den Ausschuss Gateway-Standardisierung gebracht. Hiermit wird der Stand der Technik auch regulatorisch verankert. Sollte es zeitlich nicht wieder zu Verzögerungen kommen, stände am Jahresende das Stufenmodell 3.0 – freilich abhängig von den Kommentierungen und den Einschätzungen der Ministerien. Unabhängig davon, was die konkreten Inhalte sein werden: Im Vordergrund werden weitere Sparten, das CLS-Management für die E-Mobilität sowie die Steuerung von Verbrauchs- und Erzeugungsanlagen stehen. Darüber hinaus steht die Detaillierung bereits eingeschlagener Wege an (als Stichworte: CLS-Kanal für Drittanwendungen, EEBUS, ZSG, Netzzustandsdaten).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Netzbetreiber, Messstellenbetreiber und Lieferanten tun gut daran, sich auf die anstehenden Entwicklungen einzustellen. Die HORIZONTE-Group analysiert regelmäßig, welche Handlungsfelder der Marktteilnehmer direkt von den Plänen des Gesetzgebers tangiert werden! Auch in Ihrem Fall – sprechen Sie uns gerne an!

 

Nachtrag, 9. August 2021 – unser Bericht in der ZfK: 

Lesen Sie auch unseren Beitrag über das Stufenmodell in der Zeitung für kommunale Wirtschaft (ZfK).

 

 

 

[1] Neuerungen im Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) definieren in § 41a erstmals auch lastvariable, tageszeitabhängige und dynamische Stromtarife und geben großen Lieferanten (ab 200.000 Endverbraucher/innen) die Verpflichtung mit, solche Stromtarife ab 1. Januar 2022 anzubieten.

 

Autor: Axel Wachtmeister; Co-Autor: Frank Hirschi

 

by Frank Hirschi

CLS: Schalten, Steuern und ganz viel Spannung

HORIZONTE-Group konzipiert CLS-Management via intelligenten Messsystemen in Kundenprojekt

Autoren: Dr. Roland Olbrich und Axel Wachtmeister

Das intelligente Messwesen in Deutschland mag aufgrund seiner durchdachten, aber umständlichen Komplexität zögerlich in Gang gekommen sein – trotz OVG-Entscheidung wird der Rollout aber, der Mehrzahl der Branchenvertreter zufolge, inzwischen kaum mehr aufzuhalten sein. Und das obwohl dem Deutschen Smart Metering bisher ein nicht ganz trivialer Aspekt vollkommen fehlte: Schalten und Steuern ist noch immer keinerlei Standardfunktion eines intelligenten Messsystems (iMSys). Das war einmal anders gedacht: Die meisten Umsetzungsprojekte anno 2016, als das Messstellenbetriebsgesetz in Kraft trat, sahen das Schalten von Controllable Local Systems (CLS) – den sogenannten §14a-Anlagen – über die sichere Infrastruktur eines Smart-Meter-Gateways (SMGw) noch als einen typischen Anwendungsfall an, der sicherlich mit einem der nächsten Firmware-Updates möglich sei.

Die Fantasie seinerzeit war groß: Zunächst einmal würde die teilweise veraltete, teilweise proprietäre bisherige Schalttechnik bei Endkunden schnell durch standardisierte, langfristig kostengünstigere, hoch-sichere Verfahren über das iMSys abgelöst. Wenn Kunden Ihren Smart Meter erhalten, so die Annahme, könne man den Austausch gleich mit vornehmen. Es kam anders. Nach wie vor ist Schalten und Steuern entweder noch im Pilotstadium oder geht konventionell über Rundsteuerung bzw. teure Fernwirktechnik von statten – während intelligente Messsysteme in vielen Netzgebieten lediglich vierstellige Einbauzahlen aufweisen. Dennoch ist die Zeit nun reif für die ersten Pilotierungen. Einen Netzbetreiber-Kunden begleiten wir deswegen in einem frisch aufgesetzten CLS-Projekt.  

Regulatorik schreitet voran

Dabei ist der regulatorische Druck kaum mehr wegzudiskutieren – und kommt in Form von zwei Gesetzespaketen, dem bereits im Januar 2021 verabschiedeten EEG 2021 sowie dem zurückgezogenen SteuVerG-Entwurf [1]:

  • Das EEG 2021 richtet sich dabei an Anlagenbetreiber von EEG- oder KWKG-Anlagen von mindestens 25 kWpeak, bei PV-Anlagen auch an Anlagen kleiner 25 kWpeak. Hier muss bei Neuanlagen (ältere Anlagen mit Übergangsregelung) Steuertechnik über iMSys verbaut werden – sofern der Netzbetreiber dies wünscht, dieser hat also ein Wahlrecht zwischen konventioneller und intelligenter Steuertechnik.[2]
  • Der zurückgezogene Referentenentwurf des SteuVerG sah für CLS größer 3,7 kW[3] wie beispielsweise Ladeeinrichtungen (außer Nachtspeicherheizungen), eine Steuerung über iMSys vor – ein Wahlrecht wie im Falle des EEG gibt es hier für Netzbetreiber nicht. Auch wenn eine Revision des SteuVerG-E noch aussteht, zeigt sich doch der deutliche politische Wille zum künftigen massentauglichen Schalten und Steuern über iMSys.

Erwähnt sei noch, dass für die Realisierung des Schaltens über iMSys auch noch die sogenannte „Markterklärung“ durch das BSI für EEG / KWKG-Anlagen und §14a-Anlagen (nach Energiewirtschaftsgesetz) ausstehend ist. Nach anstehender Korrektur des MsbG durch den Bundestag ist hiermit allerdings zeitnah in 2022 zu rechnen.

Technologische Grundlagen: Gerätetechnik und Protokolle

Jenseits der gesetzlichen Festlegungen müssen für die Realisierung des Schaltens über iMSys natürlich auch die technologischen Grundlagen gegeben sein. Virtuelle Kraftwerke nutzen bereits seit Jahren proprietäre Schalttechnik, um Einspeiseanlagen nach Preissignalen hoch- oder herunterzufahren. Ladesäulen für Elektromobilität, wie sie allerorten von Kommunen, Firmen oder Energieversorgern bereitgestellt werden, müssen ebenfalls gesteuert werden. Hier hat sich bereits Technik etabliert, die sich, zwar unabhängig von der BSI-Welt der intelligenten Messsysteme, in der Praxis bewährt hat.

Blickt man im Detail auf die Steuertechnik, so hieß es jahrelang, dass Steuerboxen nicht verfügbar seien. Nun können die führenden Hersteller Steuerboxen konform nach FNN-Lastenheft 1.2 (Letzter Stand Ende 2020) ohne Weiteres in Pilotmengen liefern. In Teststellungen bewähren sich die meisten Geräte bereits über eine IEC-61850er-Anbindung via SMGw. Sofern die Geräte FNN-konform sind, besitzen sie eine SMGw-ähnlich Bauform für Hutschienenmontage, verfügen über mindestens zwei Schließer, zwei Wechsler (Codierung fix oder binär) und sind für eine digitale Schnittstelle Richtung steuerbarer Verbrauchseinrichtung vorbereitet. EEBUS selbst ist erst für die nächste Version des FNN-Lastenheftes vollumfänglich vorgesehen. Sofern der FNN-Standard eingehalten wird, können manche Hersteller noch mit weiteren technischen Details punkten, wie bspw. einem eingebauten Rundsteuerempfänger, speziell vereinfachter Parametrierungs-Software oder anderen, parallelen WAN-Kommunikationskanälen.

Technologische Grundlagen: IT-Systeme

Eine essenzielle Frage ist, welche Funktionen das CLS-Management auf der Softwareseite umfasst. Eine enge Definition von CLS-Management umfasst vor allem die Komponenten einer schaltenden Instanz, eine (begrenzte) Stammdatenhaltung, einen Messdatenempfang (für Mess- und Netzzustandsdaten), sowie die Kanalverwaltung (gemeinsam mit dem GWA).

Ein diesbezüglich diskutierter Punkt in der Branche ist die sogenannte Koordinierungsfunktion (KoF). Diese vom FNN vorgesehene Funktion soll vor allem die „Ampel“ umsetzen und damit zwischen Markt und Netz koordinieren, insbesondere dann, wenn die Ampel auf gelb steht und konkurrierende Anfragen für das jeweilige CLS vorliegen. Allerdings ist eine endgültige Beschreibung dieser Funktion durch den FNN noch ausstehend.

Aufgrund der fehlenden Normierung á la FNN gestaltete sich der Überblick auf Softwareseite besonders schwierig. Klar ist, dass das Themenfeld für eine Vielzahl von Herstellern sehr interessant ist, der Reifegrad, sofern überhaupt von außen beurteilbar, aber höchst unterschiedlich. Das Anliegen des Kunden, netzdienliches Schalten als regulatorische Pflicht, marktliches Schalten als vertriebliche Kür anzusehen, können Software-Anbieter unterschiedlich gut aufgreifen. Im Allgemeinen gibt es bisher keine Pilotanlagen in Deutschland für VNB-Schalthandlungen mit einer dreistelligen Anzahl an CLS, während die Nutzung des CLS-Kanals selbst schon für viele Hersteller gang und gäbe ist. Submetering, Mehrwertdienste, Lademanagement – zahlreiche Anwendungen greifen auf den CLS-Kanal zurück, ohne sich eigentlich tiefer mit dem Thema CLS-Management auseinanderzusetzen. Ist der dafür technisch notwendige transparente Kanal erst einmal etabliert, sind hier vielerlei Möglichkeiten bei geringen Latenzen gegeben.

Das CLS-Management mit den identifizierten Funktionsbausteinen integrieren die Hersteller unterschiedlich in ihre bisherigen Produktwelten. Netzdienliches Schalten ist hier teilweise noch ein Randaspekt, da man das größere Potential in Mehrwertdiensten vermutet. Viele sehen eine Art Datendrehscheibe vor, in dem die Daten zusammenfließen können, da die Kombination von Sensor- und Schaltdaten künftig datenbasierte Geschäftsmodelle ermöglichen könnte. Auch Protokollwandler, um eine Vielzahl von Umsystemen und proprietäre CLS anzubinden, finden sich in so mancher Anbieterarchitektur.

Teststellung soll weitere Erkenntnisse liefern – und Umlagefähigkeit im Basisjahr nutzen

Aufgrund der nun anziehenden Thematik am Markt gibt es mehr und mehr Konzipierungs- und Umsetzungsprojekte; einige davon wird die HORIZONTE-Group begleiten. Grundsätzlich wird hier zumeist das netzdienliche Schalten fokussiert, weil dies auch regulatorisch vorangetrieben wird und mit einer „Markterklärung“ bei Einspeisern sowie §14a-Anlagen tatsächlich schon bald zu rechnen sein könnte.[4] Im Vordergrund stehen erste, vereinfachte Systemlandschaften, die Anbindung einer zweistelligen Anzahl an CLS und deren Praxiserprobung. Da 2021 das Basisjahr Strom ist, empfiehlt sich ein Start noch in der zweiten Jahreshälfte, um bei diesem Zukunftsthema bald die ersten Schritte gehen zu können. Sprechen Sie uns dazu gerne jederzeit an!

Fußnoten:
[1] Der Referentenentwurf des Steuerbare-Verbrauchseinrichtungen-Gesetz (SteuVerG) wurde im Januar zurückgezogen.[2] Ist gar zusätzlich eine steuerbare Verbrauchseinrichtung vorhanden (z.B. eine Wallbox zum Laden eines E-Autos), spielt die Bemessungsleistung der Einspeiseeinrichtung lt. EEG keine Rolle mehr, der Anlagenbetreiber wäre zu einer iMSys-Anbindung (bei Wunsch des Netzbetreibers) verpflichtet.[3] Ausgenommen Nachtspeicherheizungen (§ 118 (18) EnWG).[4] Vor kurzem wurde das dritte SMGw vom BSI re-zertifiziert, sodass nun auch die Tarifanwendungsfälle für die Bereitstellung von Netzzustandsdaten und Einspeisewerten vom MsbG vorgeschriebenen drei unterschiedlichen Herstellern gewähreistet werden.

by Frank Hirschi

Die HG erweitert ihr Beratungsportfolio um das spannende Thema ‚Zukunft Wärme und Contracting‘

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Die Diversifikation von Energieträgern im Wärmenetz und auch die Bewirtschaftung von multivalenten Anlagen im Anlagencontracting stellen bereits für die meisten Versorger und Stadtwerke komplexe Aufgaben dar. Wichtig ist, dass vor allem die hochkomplexen Energiesysteme nachhaltig und wirtschaftlich betrieben werden. Dieser Anforderung kann eine Immobiliengesellschaft oder eine Hausverwaltung kaum noch nachkommen. Dennoch trauen sich viele Energieversorgungsunternehmen im Bereich Contracting nicht, technische Dienstleistungen anzubieten. Gerade hier liegen noch große Potentiale zur nachhaltigen Geschäftsfeld-Entwicklung mit lokaler Wertschöpfung. Wir unterstützen Sie gern von der Status-Quo-Analyse bis zur prozessualen Integration in Ihr Unternehmen.

 Dezentrale Energieerzeugung: KWK-Check

Wir befassen uns intensiv mit den verschiedenen Möglichkeiten der Wärme- und Stromerzeugung sowie den gesetzlichen Rahmenbedingungen. Und wir sind uns sicher: Die Kraft-Wärme-Kopplung ist ein wichtiges Geschäftsfeld für Energieversorger in allen Größen.

Laut Marktstammdatenregister existieren in Deutschland derzeit über 20.000 BHKW-Anlagen mit einer Leistung zwischen 10 kW und 2 MW. Um Anlagenbetreiber bei der optimalen Bewirtschaftung zu unterstützen, haben wir einen KWK-Check entwickelt. Dieser beinhaltet neben den Themen der Energielogistik auch Themen wie Repowering und Effizienzsteigerung.

by Frank Hirschi