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Stromnetz und Datennetz werden eins

Energieeffizienz
Stromnetz und Datennetz werden eins

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Smart Metering oder Smart Grid: was kommt zuerst? Hier schlägt die Stunde der BPL-Technologie, die Datennetz und Stromnetz vereint. Damit ist Smart Grid einfach realisierbar.

Die gesetzliche Verpflichtung eines flächendeckenden Rollouts von intelligenten Zählern ist ein wichtiger Treiber für den Ausbau einer Smart-Grid-Kommunikationsinfrastruktur. Demgegenüber steht die Möglichkeit, eine Kommunikationsinfrastruktur zunächst auch mit dem primären Zweck aufzubauen, die Einspeisung dezentral erzeugter Energie in Niederspannungsnetze effektiv zu erfassen. Der flächendeckende Roll-out intelligenter Zähler kann bei diesem Ansatz erst später erfolgen. Ein Energieversorger kann zum Beispiel UMTS oder Breitband-Powerline (BPL) nutzen, um eine IP-Datenübertragung zu realisieren. So entsteht eine universelle Infrastruktur, die bestehenden und zukünftigen Kommunikationsanforderungen im Bereich Smart Grid und Smart Metering genügt. Durch Investitionen in ein Smart Grid wird eine technische Basis geschaffen, die auch für Smart Metering genutzt werden kann. Der Vergleich von Technologien wie DSL, UMTS, GPRS, PLC und BPL zeigt, inwieweit diese als Kommunikationslösungen für Smart Grids und Smart Metering geeignet sind.

Für die sinnvolle Einbindung erneuerbarer und dezentral erzeugter Energie ist es unumgänglich, sowohl die zentrale als auch die dezentrale Einspeisung zu erfassen. Für die Messung der aus dem Netz in ein Gebiet eingespeisten Leistung genügt ein Zähler in der Trafostation, für die dezentral eingespeiste Leistung benötigt man jeweils einen Zähler an der lokalen Erzeugungsanlage. Dass die Zähler die Werte auch übertragen können, ist gesetzlich bisher nur für Anlagen vorgeschrieben, die eine Leistung von mehr als 100 kW haben. Diese Grenze wird sich mittelfristig nach unten verschieben. Erfahrungen aus dem Projekt Modellstadt Mannheim (moma), das Bestandteil des E-Energy-Programms der Bundesregierung ist, zeigen, dass für diese Zähler mindestens eine Auslesefrequenz von einem Wert pro Minute notwendig ist, damit der Netzbetreiber ein realistisches Bild vom Netzzustand gewinnt. Ebenfalls notwendig ist eine Überwachung durch Power-Quality-Messungen in den Stationen oder am Ende eines Stranges. Für die Übertragung der Messwerte werden zurzeit verschiedene Kommunikationstechnologien getestet, die aufgrund ihrer Charakteristika spezifischen Einschränkungen unterliegen. Glasfaserleitungen sind als breitbandige Backbone-Anbindung an ausgewählten Transformatorstationen verfügbar, ein netzweiter Ausbau bis zu den einzelnen Gebäuden wäre für den Netzbetreiber wegen des hohen Investitionsvolumens jedoch nicht rentabel. Die DSL-Technologie ist im Gegensatz dazu in vielen Wohngebieten verfügbar, bedeutet aber für den Netzbetreiber laufende Kosten, die entweder durch die Miete privater Anschlüsse oder durch den Betrieb dedizierter Anschlüsse anfallen. Als weitere Alternative bietet UMTS, abhängig von der Umgebung und Witterung, ausreichend Bandbreite für Smart-Metering- und Smart-Grid-Anwendungen. Die Kommunikation mittels UMTS ist jedoch während eines Blackouts nicht mehr gewährleistet: die Batterien der Basisstationen sind bereits nach 20 bis 30 Minuten leer. Mit GPRS und Schmalband-Powerline sind zwei weitere Lösungsansätze im Markt, die allerdings aufgrund mangelnder Bandbreite kein Potenzial für zukünftige Smart-Grid-Anwendungen bieten.
Als weitere Lösungsalternative ist die Breitband-Powerline-Technologie anzuführen. Die BPL-Technologie baut auf Basis der Niederspannungs- und Mittelspannungsnetze eine breitbandige und transparente IP-Kommunikationsinfrastruktur auf. Die Kosten über die Lebenszeit eines vom Netzbetreiber selbst installierten und betriebenen BPL-Kommunikationsnetzes liegen deutlich unter den Kosten für die Alternativtechnologien, da keine laufenden Betriebskosten anfallen. Zudem ermöglicht die BPL-Technologie Kommunikation über spannungsfreie Kabel, was in Kombination mit USV oder durch den Betrieb der BPL-Modems über die Stations-Batterie ein kontrolliertes Hochfahren des Netzes erlaubt. BPL richtet sich nach dem IEEE 1901 Standard und nutzt in der Informationstechnologie bewährte Standards. Damit bietet BPL eine offene und standardkonforme sowie transparente und echtzeitfähige Kommunikationsplattform, die sich mit allen anderen TCP/IP-Systemen beliebig kombinieren lässt, um auch komplexe zukünftige Anforderungen zu erfüllen. Die Frage nach dem Einstiegspunkt – eine Kommunikationsinfrastruktur für Smart Metering oder Smart Grid – stellt sich damit nicht mehr. Eine geeignete, universelle Kommunikationsinfrastruktur lässt sich in jede Richtung ausbauen, ob schrittweise oder parallel.
Ein Netzbetreiber und Energieversorger, der mit BPL-Technologie Intelligenz in sein Netz bringt, kann das entstehende Datennetz flexibel Nutzen: Überwachung und Steuerung des Versorgungsnetzes, um dezentral erzeugte regenerative Energie effizient einzuspeisen oder um das Netz auf der letzten Meile zu erweitern. So kommunizieren alle intelligenten Verbrauchszähler über ein BPL-Gateway im Haus mit einer zentralen IT-Plattform beim Versorger und bieten dem Endkunden umfassende Services. Das Datenkabel ist in Form der Niederspannungsleitung zum Haus und der Mittelspannungsleitung zum Umspannwerk bereits gelegt. Gegenüber den alternativen Methoden der Datenübertragung hat die BPL-Technologie den großen Vorzug, dass sie Datennetz und Stromnetz tatsächlich vereint.
Dr. Uwe Braun Power Plus Communications, Mannheim
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