Was ist ein Smart Meter? Komponente, Datenübertragung, Vorteile und Einbaupflicht

Smart Meter, intelligentes Messsystem (iMSys) und intelligenter Stromzähler: Diese Begriffe sind mittlerweile in aller Munde. Nur was steckt genau dahinter? In diesem Blogbeitrag haben wir die wichtigsten Informationen zusammengestellt.

Inhaltsverzeichnis

Gilt die Einführung intelligenter Stromzähler in vielen Nachbarländern mittlerweile als abgeschlossen, ist der Smart Meter Rollout hierzulande nicht mit der für die Energiewende notwendigen Geschwindigkeit vorangegangen. Gründe dafür sind unter anderem aufwendige technische und gesetzliche Anforderungen gewesen, die den flächendeckenden Einbau intelligenter Stromzähler gehemmt haben.

Um diese Problematik zu beseitigen, hat kürzlich das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz einen “Gesetzesentwurf zum Neustart der Digitalisierung der Energiewende“ vorgelegt, womit der Smart Meter Rollout entscheidend beschleunigt werden sollte. Der Entwurf sieht unter anderem „einen agilen Rollout“ vor, wonach die Installation intelligenter Messsysteme mit den bereits zertifizierten Geräten in den meisten Einbaufällen (Stromkunden bis 20.000 kWh Jahresverbrauch, Anlagenbetreiber bis 25 kW installierter Leistung) starten kann. Aufwendige Funktionen (z.B. Steuern und Schalten) können im Zuge des Rolloutmanagements nach einer „Warmlaufphase“ über Anwendungsupdates auf den Smart Meter Gateways nach und nach freigeschaltet bzw. bereitgestellt werden.

Ebenso sieht der Gesetzesentwurf Bestimmungen über die Rollout-Fristen, die Einführung zeitvariabler Stromtarife auf Basis von Smart Metern und die gerechte Kostenverteilung zwischen Verbrauchern und Netzbetreibern. Überdies entfällt durch das Gesetz das Erfordernis der Marktanalyse und Markterklärung seitens des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), sodass der offizielle Smart Meter Rollout ab sofort wieder aufgenommen werden kann.

In Summe dürften Smart Meter dank der geänderten Gesetzeslage schon bald Einzug in Haushalten und Unternehmen halten, deshalb haben wir in diesem Artikel die wichtigsten Informationen rund um Ausstattung, Funktionalität und Aufgaben der intelligenten Zähler zusammengestellt.

1: Was ist ein Smart Meter?

Der Smart Meter ist ein digitaler Stromzähler, der um ein Smart Meter Gateway als sicheres Kommunikationsmodul ergänzt wird. Durch das Gateway, das per LAN oder Mobilfunk angeschlossen wird, können Stromverbrauchswerte übertragen werden. Sowohl dem Anschlussnutzer als auch den an der Energieversorgung beteiligten Unternehmen (Netzbetreiber, Energieversorger und Messstellenbetreiber) stehen die teilweise anonymisierten Messwerte zur Verfügung.

Im Gegensatz zu analogen und digitalen Zählern, die lediglich den Zählerstand zeigen, geben Smart Meter detaillierte Auskunft über den Stromverbrauch beliebiger Zeiträume. Somit sind intelligente Messsysteme in der Lage, sowohl Privathaushalten als auch Unternehmen zahlreiche Vorteile anzubieten.

Intelligente Messsysteme …

… schaffen die Grundlage für ein modernes Energiemanagement und helfen dabei, Energiesparpotenziale zu identifizieren.

… machen Messwerte – sogar hochauflösend – aus verschiedenen Standorten und Verbrauchssparten gebündelt sichtbar, z.B. über Apps.

… erlauben eine bequeme Fernablesung der Messwerte.

… sind die Grundlage zeitlich variabler Tarife, die niedrige Preise bei geringer Stromnachfrage und hohem Solar- und Windstrom-Aufkommen ermöglichen.

… werden künftig die Steuerung von Verbrauchseinrichtungen – etwa Ladesäulen für Elektromobile, Wärmepumpen oder Stromspeichern – übernehmen.

2: Aus welchen Bestandteilen setzen sich Smart Meter zusammen?

Intelligente Zähler – auch Smart Meter genannt – sind digitale Stromzähler, die um ein Kommunikationsmodul ergänzt werden, um eine echtzeitnahe Messwertübermittlung sicherzustellen.

In vielen Haushalten und Unternehmen wird der Stromverbrauch noch mit einem elektromechanischen Stromzähler, dem sogenannten Ferrariszähler, analog gemessen. Der Zählerstand wird jährlich vor Ort abgelesen.

Ferrariszähler werden nach und nach durch moderne Messeinrichtungen ersetzt. Dabei handelt es sich um digitale Stromzähler, die die Stromverbrauchsdaten speichern und auf einem Display darstellen. Wird diese moderne Messeinrichtung um eine Kommunikationseinheit – das sogenannte Smart-Meter-Gateway – ergänzt, spricht man von einem intelligenten Messsystem.

Das Smart-Meter-Gateway, eine Art Datendrehscheibe, kann die Messwerte verarbeiten, automatisch übermitteln und Zugriffsrechte verwalten.

3: Was ist ein Smart Meter Gateway?

In einem intelligenten Messsystem ist das Smart Meter Gateway die zentrale Kommunikationseinheit, welche die Messwerte von Zählern empfängt und speichert und diese für die Marktakteure (Kunde, Energieversorger oder Netzbetreiber) aufbereitet und übermittelt. Standardmäßig werden die Messwerte von Smart Metern per Mobilfunk übertragen. Sollte mangels Empfang keine Mobilfunkanbindung möglich sein, kann die Messwertübermittlung alternativ per LAN-Anbindung erfolgen.

Im Gateway wird dank einem integrierten Sicherheitsmodul sichergestellt, dass alle Kommunikationsflüsse verschlüsselt und in Bezug auf Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit abgesichert sind. Das Sicherheitsmodul des Gateways dient zum einen als sicherer Speicher für das zur Verschlüsselung erforderliche kryptographische Schlüsselmaterial. Zum anderen stellt es die kryptographischen Kernroutinen für Signaturerstellung und -prüfung, Schlüsselgenerierung, Schlüsselaushandlung sowie Zufallszahlengenerierung für das Smart Meter Gateway bereit.

Zum Zweck der Verbrauchsdatenübertragung und des sicheren Betriebs verfügt das Smart Meter Gateway über verschiedene Schnittstellen, worüber es mit seinem Administrator sowie den beteiligten Marktakteuren kommuniziert. Im Weitverkehrsnetz (Wide Area Network, WAN) kommuniziert das Smart Meter Gateway mit den externen Marktteilnehmern und insbesondere auch mit dem Gateway-Administrator. Im Lokalen Metrologischen Netz (Local Metrological Network, LMN) kommuniziert das Smart Meter Gateway mit den angebundenen Zählern (Strom, Gas, Wasser, Wärme) eines oder mehrerer Letztverbraucher. Die Zähler kommunizieren ihre Messwerte über das LMN an das Gateway.

Im Heimnetz (Home Area Network, HAN) des Letztverbrauchers kommuniziert das Smart Meter Gateway mit den steuerbaren Energieverbrauchern beziehungsweise Energieerzeugern (z. B. intelligente Haushaltsgeräte, Kraft­-Wärme-Kopplungs- oder Photovoltaik-Anlagen). Des Weiteren stellt das Gateway Daten für den Letztverbraucher beziehungsweise für den Service-Techniker im HAN bereit.

4: Wer bekommt ein intelligentes Messsystem? Und wann?

Nach Inkrafttreten des „Gesetzes zum Neustart der Digitalisierung der Energiewende“ sollten wieder Stromkunden mit einem Jahresverbrauch ab 6.000 kWh dem Pflichteinbau intelligenter Messsysteme unterliegen. Gleiches gilt ebenso für Anlagenbetreiber mit einer installierten Leistung über 7 Kilowatt sowie Zählpunkten mit einer steuerbaren Verbrauchseinrichtung oder an steuerbaren Netzanschlüssen nach §14a des Energiewirtschaftsgesetzes. Die Rolloutfristen orientieren sich dabei vorrangig am Zieljahr 2030, um grundsätzlich bis zu diesem Datum die erforderliche digitale Infrastruktur für ein weitgehend klimaneutrales Energiesystem bereitzustellen.

Das bedeutet im Umkehrschluss: Bei einem Jahresstromverbrauch bis 6.000 kWh und in Abwesenheit einer PV-Anlage oder steuerbarer Verbrauchseinrichtung (Stromspeicher, Wärmepumpe oder Wallbox) entscheiden die örtlichen, grundzuständigen Messstellenbetreiber, ob ihre Kunden mit einem intelligenten Messsystem oder lediglich einem digitalen Zähler ausgestattet werden.

Das heißt: Die meisten Stromkunden werden nur einen digitalen Zähler ohne Datenübertragung bekommen, wenn sie nicht zu einem wettbewerblichen Messstellenbetreiber wie inexogy wechseln. Dadurch bleibt die Möglichkeit verwehrt, den Stromverbrauch zu optimieren oder von anderen Mehrwertdienstleistungen zu profitieren.

5: Welche Unternehmen sind für den Einbau von Smart Metern zuständig?

Für die Installation und den Betrieb von Smart Metern sind die Messstellenbetreiber zuständig. Nach dem Gesetz sind diese die Unternehmen, welche die Installation, Inbetriebnahme, Konfiguration, Administration, Überwachung und Wartung der intelligenten Messsysteme gewährleisten und weitere energiewirtschaftliche Mehrdienste ermöglichen.

Der Messstellenbetrieb aller Zählpunkte eines Netzgebietes obliegt in der Regel dem grundzuständigen Messstellenbetreiber, der die Ausstattung aller Anschlussnutzer mit intelligenten Messsystemen und modernen Messeinrichtungen wahrnimmt. Der Kunde kann jedoch anstelle dessen einen alternativen Betreiber wählen, den wettbewerblichen Messstellenbetreiber, der wie inexogy bundesweit die Inbetriebnahme von Smart Metern übernimmt und für weitere Mehrwerte sorgt – etwa die Visualisierung aller energierelevanten Messwerte auf einer App oder Energieportal.

Die freie Wahl des Messstellenbetreibers ist durch §5 und §6 gesetzlich verankert. Demnach kann der Messstellenbetrieb auf Wunsch des betroffenen Anschlussnutzers von einem Dritten durchgeführt werden, wenn dieser einen einwandfreien Messstellenbetrieb im Sinne des Gesetzes gewährleisten kann. Der neue und der bisherige Messstellenbetreiber sind verpflichtet, die für die Durchführung des Wechselprozesses erforderlichen Verträge abzuschließen und einander die dafür erforderlichen Daten unverzüglich zu übermitteln.

6: Welche Vorteile haben Smart Meter?

Smart Meter sind intelligente Stromzähler, die in der Lage sind, den Stromverbrauch in Echtzeit zu messen und zu überwachen. Als Folge bieten sie eine Reihe von Vorteilen gegenüber traditionellen Stromzählern:

Echtzeit-Verbrauchsdaten: Smart Meter liefern Echtzeit-Verbrauchsdaten, sodass Verbraucher verstehen können, wann und wie viel Strom sie verbraucht haben.

Kosteneinsparungen: Da Verbraucher ihren Stromverbrauch besser verstehen können, können sie Maßnahmen ergreifen, um ihren Strombedarf zu reduzieren und somit Kosten zu sparen.

Verbesserte Netzauslastung: Smart Meter ermöglichen es Verteilnetzbetreibern, die Netzauslastung besser zu verstehen und zu verwalten, wodurch die Stromversorgung zuverlässiger und effizienter wird.

Fernablesung der Zählerstände: Smart Meter senden die Verbrauchs- und Einspeisedaten automatisch an Verteilnetzbetreibern und Energieversorger, wodurch das manuelle Ablesen der Zähler entfällt.

Zeitvariable Stromtarife: Smart Meter ermöglichen es den Stromversorgern, flexiblere Tarife anzubieten, bei denen der Strompreis je nach Tageszeit und Nachfrage variiert.

Weitere Mehrwerte: Dank kontinuierlicher Übermittlung der Messwerte bieten Smart Meter die Möglichkeit, den Energiemarkt zu digitalisieren und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, die auf genauen Verbrauchsdaten basieren. Beispielhaft für diese Mehrwertdienste sind etwa Energiemanagement-Systeme, innovative Direktvermarktungskonzepte oder virtuelle Kraftwerke, die etwa der Bereitstellung von Regelenergie aus einer Vielzahl dezentraler, verbundener Energieerzeugungs- oder Seeinheiten dienen.

7: Smart Meter als technische Basis für zeitvariable Tarife

Smart Meter: Grundlage für variable Tarife

Da intelligente Zähler den Stromverbrauch der Kunden in kurzen Intervallen erfassen, bilden sie auch die technische Basis für zeitlich variable Tarife. Im Gegensatz zu den meisten Stromtarifen, bei denen ein Festpreis pro kWh festgelegt ist, erhalten Kunden mit einem etwa stündlichen Tarif unterschiedliche Preise pro kWh – je nach Uhrzeit sowie aktuellem Stromangebot und aktueller Stromnachfrage im Netz. Scheint die Sonne und weht der Wind, sinken Preise in der Regel, weil das Netz mit sehr viel erneuerbarem Strom gespeist wird. Bei Windstille und ausbleibender Sonne hingegen oder in Zeiten hoher Stromnachfrage – beispielsweise abends, wenn Küche und Entertainment in Millionen deutscher Haushalte auf Hochtouren laufen – wird die kWh wieder deutlich teurer.

Variable, stündliche Tarife auf Basis von Smart Metern bieten vor allem jenen Stromkunden einen finanziellen Vorteil, die bereit sind, große planbare Stromverbräuche in Zeiten zu verschieben, in denen der Strom günstiger ist – sei es der Waschgang einer Spül- oder Waschmaschine oder das Aufladen eines Elektroautos. Kunden spielt dabei in die Hände, dass diese Schwankungen meist einem gleichen Muster folgen: Nachts sinkt die Stromnachfrage und damit der Preis, morgens und abends steigt der Preis jeweils für ein kurzes Zeitfenster stark an.

Mit dem steigenden Ausbau der Erneuerbaren Energien und der Weiterentwicklung der Elektromobilität werden dynamische Tarife eine immer bedeutendere Rolle spielen. Solche flexible Abrechnungsmodelle sollten etwa ermöglichen, dass das E-Auto neben seinem traditionellen Nutzen als Transportmittel auch als Stromspeicher dient. Verbraucher könnten dadurch dank Smart Metern stärker von niedrigen Strompreisen profitieren, die Stromnetze würden stabiler bleiben und der gespeicherte Strom könnte sogar bei Bedarf vom Auto ins Haus zurückgespeist werden.

Bei Smart Meter gestützten variablen Tarifen sollten Kunden dennoch nicht nur die finanziellen Aspekte in Erwägung ziehen, sondern auch die daraus resultierenden Vorteile für die Umwelt, etwa in Form von CO2-Einsparungen. Schließlich tragen dynamische Ökostromtarife erheblich dazu bei, die Schwankungen der Erneuerbaren Energien auszugleichen und regen zu einem zeitlich umweltfreundlichen Stromverbrauch an.

8: Smart Meter: Grundlage für Mieterstrom und intelligente Quartiere

Nahezu 80 % der deutschen Bevölkerung wohnen in kleinen oder großen Städten. Der Erfolg der Energiewende wird sich also dort entscheiden. Dieser wird in hohem Maße davon abhängen, wie effizient, autark und ressourcenschonend unsere Gebäude werden und inwiefern die Wärmeaufbereitung von fossilen Energieträgern entkoppelt wird. Und nicht zuletzt vom Integrationsgrad der erforderlichen Ladeinfrastruktur für die E-Mobilität in Neu- und Bestandsgebäuden.

Mit Blick auf diese Jahrhundert-Herausforderung kommt Smart Metern eine besondere Bedeutung zu. Intelligente Stromzähler ermöglichen etwa die Realisierung von Mieterstrom-Projekten durch Photovoltaik-Energieversorgung. Der vor Ort produzierte Strom wird an die Bewohner eines Gebäudes weitergegeben. Mieter profitieren vom günstigeren Ökostrom, Bauherren steigern ihren Umsatz und erschließen neue Einnahmequellen, indem sie als Energieversorger agieren.

Zur Realisierung von Mieterstrom-Projekten werden Smart Meter in geschlossenen Messkonzepten kombiniert. Dabei ist jeder Zählpunkt ausschlaggebend für seine eigene Messung, aber auch bestimmend für die verbrauchsgerechte Abrechnung der Gesamtheit. So lässt sich feststellen, wie viel Strom jede Mietpartei vom eigenen Dach verbraucht und wie viel aus dem öffentlichen Netz bezogen hat. Für Kunden, die nicht am Mieterstrom teilnehmen möchten, gewährleisten solche Messkonzepte die freie Wahl des Energieversorgers. Darüber hinaus sichern sie die adäquate Integration von BHKW-Anlagen, Wärmepumpen, Ladepunkten oder Speichern, sodass das Autarkiegrad der Gebäude erhöht wird. Infolgedessen werden Mieterstrom-Gebäude dank Smart Metern nahezu klimaneutral und zeigen den Weg zur Energiewende im Gebäudesektor auf.

Smart Meter gestützte Messkonzepte müssen nicht unbedingt auf einzelne Gebäude zugeschnitten werden. Auch mehrere Gebäude, dezentrale Kraftwerksanlagen, regionale Wärmelösungen oder Ladepunkte für die Elektromobilität können in erweiterten Messkonzepten einbezogen werden. So entstehen zukunftsfähige Quartiere, die schon heute als Leuchttürme der städtischen Energiewende wahrgenommen werden.

9: Fünfminütige Einführung ins inexogy Web-Portal

Sie haben noch kein Smart Meter, möchten aber gerne mehr über das inexogy Web-Portal erfahren? Einen Überblick über die Möglichkeiten und Features unseres Energieportals können Sie sich in diesem Video verschaffen.

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Autor: Pablo Santiago

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