Anforderungen an ein intelligentes Messsystem

Um sich von den traditionellen Energiequellen wie Erdöl oder Gas unabhängiger zu machen, d. h. gleichzeitig verstärkt auf CO₂-neutrale Energieträger zu setzen und wichtiger noch, den technologischen Vorsprung in energierelevanten Themen nicht zu verlieren, beschloss die Bundesregierung den Anteil erneuerbarer Energien, gewonnen aus Wind, Wasser, Sonne und Biomasse kontinuierlich auszubauen.Um die Stabilität des Energieverteilnetzes weiterhin zu gewährleisten, wurde die Einführung eines intelligenten Stromnetzes (Smart Grid) erforderlich. Neben dem smarten Steuern und Schalten im intelligenten Netz (siehe Beitrag "Das Schalten im Smart Grid – Gegenwart und Zukunft") ist das Intelligente Messsystem ebenfalls ein integraler Bestandteil des Smart Grids. Die Anforderungen an ein intelligentes Messsystem werden hier näher erläutert.

Definition: Was ist ein intelligentes Messsystem?

Es sollte zuerst klargestellt werden, dass ein intelligentes Messsystem nicht mit einer modernen Messeinrichtung gleichzusetzen ist. Das intelligente Messsystem (iMSys) ist vielmehr die Kombination einer modernen Messeinrichtung und einer Kommunikationseinheit, dem sogenannten Smart Meter Gateway (SMGW).

Quelle: Bundesnetzagentur

Wie geht es also weiter mit der Energiewende?

Sowohl auf Verbraucher- als auch auf Erzeugerseite existieren bezüglich des zeitlichen Rollouts eines intelligenten Messsystems sowie des funktionellen Umfangs und der Komponenten viele Fragen, auf die wir in diesem Artikel eingehen werden, insbesondere aus Sicht der Verteilnetzbetreiber (VNBs).

Ab 2017 sollte grundsätzlich mit dem Einbau intelligenter Messsysteme (iMSys) begonnen werden bei ...

• Verbrauchern ab 10.000 kWh Jahresstromverbrauch,
• Verbrauchern, die ein verringertes Netzentgelt für eine steuerbare Verbrauchseinrichtung (z.B. Wärmepumpe) vereinbart haben,
• Erzeugern (z. B. Haushalten mit einer PV-Anlage) zwischen 7 und 100 kW installierter Leistung.

Grundlegende Voraussetzung für den Pflichteinbau intelligenter Messsysteme ist jedoch, dass das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnologie (BSI) die technische Möglichkeit der Ausstattung offiziell feststellt. Erst mit dieser Feststellung kann die flächendeckende Einführung (auch Rollout genannt) der intelligenten Messsysteme starten und die jeweiligen Realisierungsfristen der Pflichteinbaufälle beginnen ab diesem Zeitpunkt zu laufen.

Das BSI verweist auf seiner Internetseite darauf, dass es noch immer keine vom BSI zertifizierten intelligente Messsysteme gibt, die den Anforderungen des Messstellenbetriebsgesetzes (MsbG) genügen. Noch immer sind zehn Systeme voneinander unabhängiger Hersteller in der Zertifizierungsphase und es ist immer noch nicht klar, wann diese abgeschlossen sein wird.

Die Zertifizierung von zumindest drei Intelligenten Messsystemen müsste relativ zeitnah passieren, um gemäß dem Plan bis 2025 (ab 2017 plus acht Jahre) die Verbraucher und Erzeuger mit intelligenten Messsystemen auszustatten (§ 29, 30 u. 31 MsbG).

Es ist wichtig anzumerken, dass der Netzbetreiber die Aufgabe des Messstellenbetriebs auf ein anderes Unternehmen übertragen kann. Den eigentlichen Netzbetreiber oder das Unternehmen, das den Messstellenbetrieb übertragen hat, nennt man „grundzuständigen Messstellenbetreiber“.

Datenschutz und Datensicherheit im intelligenten Messsystem (iMSys)

Die Anwendungsfälle des Smart Meterings bedingen einen erhöhten Verkehr von Daten, die Aufschluss über das Verbrauchsverhalten von Privathaushalten und sonstigen Verbrauchern geben und somit datenschutzrechtlich sensibel sind. Auch ist jede digitale Kommunikationsinfrastruktur zwangsläufig den Gefahren von Hacker-Angriffen ausgesetzt.

Um sicherzustellen, dass alle kommunikationsrelevanten Komponenten im iMSys die strengen Datenschutz- und Datensicherheitsanforderungen verbindlich erfüllen, wurde im Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) entsprechende Schutzprofile und technische Richtlinien für verbindlich erklärt. Diese wurden im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) gemeinsam mit Branchenvertretern unter enger Einbindung des Bundesbeauftragten für den Datenschutz und die Informationsfreiheit, der Bundesnetzagentur und der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt, erarbeitet. Die mehrere hundert Seiten umfassenden Dokumente sind auf der Homepage des BSI veröffentlicht.

Teil 3 des Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) regelt abschließend, welcher Akteur welche Daten zu welchem Zweck erhalten darf und wann erhaltene Daten zu löschen sind. Eine Datenübermittlung wird ausschließlich für die energiewirtschaftlich zwingend notwendigen Anwendungsfälle vorgesehen. Es ist wichtig anzumerken, dass ein höherer Datenverkehr stets der Zustimmung des Verbrauchers bedarf.

Die Rolle des Smart Meter Gateway (SMGW) im intelligenten Messssystem (iMSys)

Das SMGW gilt als Schaltzentrale für die Energienetze der Zukunft. Während moderne Messeinrichtungen Daten erfassen, verbindet das Smart-Meter-Gateway die Messeinrichtung mit einem Kommunikationsnetz. Auf diese Weise werden die Verbrauchsdaten direkt zum Messstellenbetreiber gesendet. Das Ablesen vor Ort wird überflüssig. Der Messstellenbetreiber wiederum stellt den Nutzern den Zugang zu den Daten, die alle „vor Ort“ verbleiben, zur Verfügung. Verbraucher bis zu einem Jahresverbrauch von 10.000 Kilowattstunden behalten nach dem Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) ihre Daten "vor Ort", allein zum Zwecke der Verbrauchsveranschaulichung. Grundeinstellung ist hier die jährliche Übermittlung. Nur wenn vom Verbraucher ein Tarif gewählt wird, der eine feinere Messung und Übermittlung erfordert, werden weitere Daten an Netzbetreiber und Lieferanten versendet.

Intelligentes Messsystem (iMSys) vs. Steuern und Schalten

Die Anforderungen an das Messen und Steuern bzw. Schalten sind sehr unterschiedlich. Das Messen, bzw. die Übertragung von Messdaten ist i. d. R. zeitunkritisch, jedoch wie bereits im vorigen Kapitel erwähnt, datenschutzrelevant. Das Steuern bzw. Schalten ist zeitkritisch, jedoch nicht datenschutzrelevant.

Vom technischen Ansatz her, erlauben die unterschiedlichen Anforderungen auch unterschiedliche Vorgehensweisen beim Messen bzw. Steuern und Schalten. Eine hybride Herangehensweise, wobei verschiedene Netze zum Messen bzw. Steuern und Schalten miteinander kombiniert werden, erlaubt den VNBs schon jetzt zumindest eine erste Stufe eines Smart Grids zu praktizieren:

• das Messen mittels moderner Messeinrichtungen und
• das Steuern und Schalten mittels geeigneter Steuerungs- und Schaltsysteme.

Später sobald die SMGWs entsprechend zertifiziert und somit zum Messen verfügbar wären, könnte man diese dann mit dem vorhandenen Steuerungs- und Schaltsystem koppeln.

Um bereits heute Aufgaben des Schaltens und Steuerns effizient zu lösen, setzt z. B. die Stromnetz Berlin zukünftig auf die Kombination von iMSys zum Messen und e*Nergy Strompager zum Steuern und Schalten, d. h. auf eine hybride Infrastruktur. Die Stromnetz Berlin ist somit einer der ersten deutschen VNBs, die den bereits jetzt zum Steuern und Schalten eingesetzten e*Nergy Strompager im nächsten Schritt um die iMSys zum Messen in Erfüllung des MsbG ergänzen wird und so einen noch effizienteren Netzbetrieb durchführen kann.

Fragen und Anregungen

An das Organisationsteam (Frau Ulrike Kieper, E-Mail: u.kieper@emessage.de, Tel.: 030 / 4171-2011).
Natürlich gibt es den Themenkatalog in ausführlicher Form. Hier ist er zu finden:

Programmbeirat 
CritComms 2018 Paging-Kongress