Eine Herausforderung an die Standardisierungen

Nürnberg, 19. Oktober 2009 – Die Richtlinie 2006/32/EG der Europä-ischen Union (EU) über Endenergieeffizienz und Energiedienstleis-tungen und deren Umsetzung in nationales Recht treiben die ent-sprechenden Bemühungen der Mitgliedstaaten an. Beispiele hier-für sind das niederländische Nuon Projekt nach dem Dutch Smart Metering Standard (DSMR), die deutsche Open Metering System Spezification (OMS-S, www.openmetering.org) oder das EU-geförderte Projekt OPEN meter (www.openmeter.com) in Spanien. Der künftige Energiebedarf soll laut gesetzlichen Vorgaben min-destens aus 20 Prozent erneuerbaren Energien bestehen. Zur Ab-deckung dieser Menge bedarf es einer dezentralen Einspeisung von Strom durch verschiedene Erzeuger. Dies führt zu einem hochkomplexen Netzbetrieb, in dem die Auslastung der Netze ge-zielt durch das sog. Smart Grid (intelligente Stromnetze) gesteuert werden muss. Diese Aufgabenstellung wird in Zusammenarbeit von weltweit agierenden und in Herstellerverbänden organisierten Unternehmen aus den Bereichen Messgeräte, Telekommunikation und Datenverarbeitung gelöst.

(industrietreff) - Eine erste Analyse der Anforderung zeigt bereits, dass eine einzige Lö-sung für alle Anwendungen im europäischen Raum nicht bestehen kann, da die Prozesse der beteiligten Marktteilnehmer sowie deren Lö-sungsansätze zu unterschiedlich sind.

Die geforderte zeitnahe Information des Kunden über sein Verbrauchs-verhalten kann beispielsweise über ein Homedisplay oder über ein Web-Portal des Versorgers realisiert werden. Des Weiteren beeinflusst auch die bestehende lokale Infrastruktur und die damit verbundene Installation die Auswahl einer geeigneten Lösung. In einer eher urbanen Umgebung kann ein Kommunikationsknoten (Datenkonzentrator) pro Haus wirtschaftlich sein. In dicht besiedelten Wohngegenden hingegen können mehrere Haushalte über einen Knoten kommunizieren. Als Übertragungsmedium für die erste Strecke, die sog. Primärkommunika-tion, bieten sich zwei Varianten an. In bestehenden Gebäuden ist der Einsatz von Funktechnik meist wirtschaftlicher, für Neubauten kann eine drahtgebundene Realisierung aufgrund der dann reduzierten Installati-onskosten in Betracht gezogen werden.

Im Bereich der Fernkommunikation besitzt GPRS den Vorteil der Ver-fügbarkeit, die erzielbaren Übertragungsraten liegen jedoch unter der von DSL. Weiterhin sind die Geräte- und Installationskosten für diese Technologie sehr hoch.

Bei der Betrachtung der weiteren Systemanforderungen sollen auch künftige Entwicklungen wie beispielsweise variable Tarife für Endver-braucher, Smart Home oder Smart Care einbezogen werden. Demnach ergeben sich folgende Erfordernisse:
-Robustheit: Die Betriebssicherheit des Systems kann durch die Anwendung bestehender Technologie sichergestellt werden.
-Interoperabilität: Alle definierten Anwendungen müssen unab-hängig von den eingesetzten Mess- und Kommunikationsgeräten arbeiten.
-Erweiterbarkeit: Eventuelle Erweiterungen können ohne einen Kompletttausch in das System integriert werden.
-Kostengünstig: Die zu erzielenden Messentgelte lassen nicht viel Spielraum für neue Technologien.

Diese Rahmenbedingungen sind durch das Mandat M/441 mit dem Ziel der Standardisierung einer offenen Architektur der EU geregelt. Ziel dieses Mandats ist die Definition eines Frameworks, bestehend aus Normen zur Datenübertragung in einem europaweiten Smart Metering-System. Hierdurch ergibt sich eine Wettbewerbssituation, im speziellen bei der Liberalisierung des Messstellenbetriebes.
Die Bearbeitung des Mandats wird von den drei europäischen Nor-mungsgremien ETSI, CENELEC und CEN wahrgenommen. Zusammen mit Repräsentanten der Herstellerverbände Aqua, Fagogaz und der europäischen Vereinigung für Messwesen (WELMEC, www.welmec.org) wurde die Arbeitsgruppe „Smart Metering Coordina-tion Group“ (SM-CG) gegründet. Die Systemanforderungen werden durch das OPEN meter Projekt und die European Smart Metering In-dustry Group (ESMIG, www.esmig.eu) spezifiziert. Die ESMIG setzt sich aus Herstellern aller Systemkomponenten zusammen:
-Messgeräte für Gas, Wasser, Strom und Wärme (z.B. Elster, Landis+Gyr, Sensus, Diehl Metering)
-Kommunikationstechnologie (z.B. Cinterion, Görlitz)
-Backened Software Hersteller (z.B. SAP)
Zwei Ad-Hoc-Arbeitsgruppen werden Standards für die Teile des Man-dats erarbeiten. So soll eine Lösung für den Bereich Kommunikation innerhalb von 9 Monaten definiert werden. In Anbetracht der eingangs genannten Anforderungen wird der Einsatz der bereits bestehenden Standards M-Bus wired und wireless bevorzugt. Nach der Auswahl sol-len diese hinsichtlich der neuen Anwendungsfälle analysiert werden. In den Technischen Arbeitskreisen (TC) des betroffenen europäischen Normierungsgremiums werden anschließend Lösungen erarbeitet und die Standardisierung durchgeführt. Sollte keiner der bestehenden Stan-dards die Anforderungen erfüllen, könnte eine Neuentwicklung nötig werden. Dies ist aus Zeit- und Qualitätsgründen jedoch als kritisch an-zusehen ist.

Eine zweite Ad-Hoc-Arbeitsgruppe legt die künftigen funktionalen An-forderungen und deren Abbildung auf das Smart Metering-Framework in einem Zeitrahmen von 30 Monaten fest. Die neuen Funktionalitäten sind beispielsweise die Fernwirkung, etwa für Leistungsbegrenzung oder das Zu- und Abschalten dezentraler Erzeuger, Pre-Paid-Systeme sowie die Kontrolle der Versorgungsqualität.

Wendet man den Blick von Europa auf die nationalen Bemühungen, lohnt sich ein Blick auf die Open Metering System-Specification. Hier werden alle oben genannten Anforderungen berücksichtigt.
Die in den deutschen Herstellerverbänden ZVEI, Figawa und KNX or-ganisierten Unternehmen haben sich zu einer Open Metering-Arbeitsgruppe zusammengeschlossen. Die nationalen Systemanfor-derungen werden durch verschiedene spartenübergreifende Versorger (Verbund-Unternehmer, u.a. Rheinenergie) sowie durch einen großen Elektrizitätsversorger festgelegt. Durch zwei Expertenteams wurden die Anforderungen bereits über zwei Jahre hinweg diskutiert und die Reali-sierung durch die Open Metering System-Specification (OMS-S) darge-stellt. Der Part 1 (General Part) beschäftigt sich medienübergreifend mit der Systemarchitektur. Die Kommunikation vom und zum Zähler ist in Part 2 (Primary Communication) gebündelt. Der Part 3 (Tertiary Com-munication) besteht schließlich aus den Anforderungen an den Datenkonzentrator sowie dessen Fernkommunikation.
Hinsichtlich der Datenqualität wurden die Anforderungen an die Mess-geräte speziell im Part 2 definiert. Die Norm EN 13757 – „Kommunika-tionssysteme für Zähler und deren Fernablesung“ regelt die Übertra-gungstechniken. Zusätzlich sind für die Interoperabilität und die Ro-bustheit Ergänzungen festgelegt worden. So ist etwa der Transport eines DLMS Datenpaketes über den M-Bus integriert. Der Einsatz der AES-128Bit Verschlüsselung gewährt zusammen mit dem individuellen Key eines Messgerätes das derzeitig höchstmöglichste Maß an Daten-sicherheit. Die Harmonisierung mit der DMSR wurde durch die Arbeits-gruppe TF-NTA bestätigt. Die Standardisierung dieser Ergebnisse wurde vorangehend als Work-Item für den TC294 der CEN eröffnet. Eine neue Revision der EN13757-3 ist demnächst zu erwarten. Daher ist zu erwaten, dass diese Arbeiten sowohl in Deutschland (OMS), den Niederlanden (DSMR), als auch auf europäischer Ebene (M/441) be-rücksichtigt werden.

Die Qualität und die Bedeutung der Spezifikationen wurde bereits durch einige Unternehmen bestätigt, die auf dieser Basis serienreife Messge-räte entwickelten. Diehl Metering hat beispielsweise mit dem Hydrus im September 2008 einen Ultraschall-Wasserzähler mit integrierter Funk-technik nach OMS-S vorgestellt. Ein kompatibles Kommunika-tionsmodul für den Einsatz am elektronischen Stromzähler steht ebenso zur Verfügung. Hierbei erfolgt das Auslesen des Stromzählers über eine optische Schnittstelle, die durch umfangreiche Parametriermöglichkeiten an jeden normenkonformen Stromzähler angepasst werden kann. Auch die Integration von Wärme und Gas ist über vergleichbare Produkte möglich. Zusammen mit den bestehenden Receivern aus der ersten Generation und der Anbindung an eingeführte Software-Systeme ist seither ein OMS-S kompatibles automatisiertes Auslesen von Zählern aller Energiemedien möglich.

Die angeführten Aktivitäten machen ersichtlich, dass auf dem künftig global liberalisierten Energiemarkt der Fokus auf der Standardisierung im Messwesen liegt. Die Arbeiten der OMS, die sich in der EN 13757 wiederfinden werden, bieten hierzu ein Fundament, welches in fast allen Smart Metering Definitionen wiederfinden wird und somit Investitions- und Zukunftssicherheit für den Anwender bietet.

Der Aufbau der zugehörigen Infrastruktur bietet die Möglichkeit, den wachsenden Herausforderungen des Energiemarktes gerecht zu wer-den. Bis zu einer endgültigen Einführung des Smart Metering sind noch anspruchsvolle Entwicklungsarbeiten zu leisten. Die ersten Resultate lassen sich aus den neuen Systemen erschließen, die die komplette Kette und somit den ganzheitlichen Prozess darstellen. Allen Beteiligten bietet sich hierdurch die Chance, mit den knappen Ressourcen verant-wortungsvoll umzugehen.

Autor:
Jörg Feuchtmaier
Diehl Energy Solutions

Über den Autor:
Jörg Feuchtmeier verfügt über eine mehr als 10jährige Erfahrung in der Leitung nationaler und internationaler Entwicklungsprojekte. Er koordi-niert die Entwicklungsaktivitäten der DIEHL Energy Solutions und ist als aktives Mitglied in nationalen und internationalen Smart Metering Standardisierungsgremien eingebunden.

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Datum: 20.10.2009 - 10:50 Uhr
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