Schlüsselfunktion im intelligenten Netz

In einem Forschungsprojekt zur gewerblichen Elektromobilität zeigt sich, was Smart Meter Gateways für künftige Geschäftsund Steuerungsmodelle leisten können.

Als Kommunikations- und Datendrehscheibe zwischen Verbrauchern und Erzeugern ist das Smart Meter Gateway prädestiniert dazu, neue Geschäftsmodelle der Stadtwerke zu unterstützen. Eine besondere Herausforderung liegt allerdings darin, die dazu erforderliche Flexibilität und Funktionsvielfalt in Einklang zu bringen mit den hohen Sicherheitsanforderungen, die der Gesetzgeber an das Gerät selbst sowie an die Kommunikationsprozesse stellt. Mit der Conexa 3.0 ist dem Hersteller Theben dieser Spagat gelungen: Das Gateway mit seinem Sicherheitsmodul im Kern wird entwickelt und zertifiziert nach den Vorgaben des BSI, der PTB-A 50.8 und des FNN Lastenhefts. Ergänzt wird das Gerät um ein separates Steckmodul mit frei konfigurierbaren, modularen Schnittstellen, mit denen sich spezifische vom Versorger gewünschte Anwendungen umsetzen lassen.

Projekt 3connect

CONEXA 3.0


Das Smart Meter Gateway CONEXA 3.0 befindet sich derzeit in Zertifizierung durch das BSI. In diesem Zertifizierungsprozess werden die Vorgaben des BSI Protecion Profile BSI-CC-PP-0073 für Smart Meter Gateways, des TR 03109, des PTB-A 50.8 und des FNN-Lastenheftes berücksichtigt.

Leistungsmerkmale

  • Updatefähig für zertifizierte Funktionen im Netz- und Energievertrieb
  • CLS-Komponenten (Controlable Local Systems) für Smart Home, Smart Metering und Smart Grid realisierbar
  • Übertragung vom Zähler zu CONEXA per wM-Bus (OMS) und seriell über RS485
  • Übertragung der Daten an den Administrator durch XML-Standard per Ethernet, LTE oder GPRS
  • Standard-Schnittstellen für WAN, LMN und HAN
  • Multimandantenfähigkeit, für Mehrfamilienhäuser geeignet
Wie solche Anwendungen aussehen könnten, will seit Anfang 2016 das vom BMWi geförderte Forschungsprojekt 3connect für den Bereich der Elektromobilität demonstrieren, bei dem auch die Conexa 3.0 zum Einsatz kommen soll. Insgesamt 18 Partner wollen dazu an drei Standorten IT- und Kommunikationslösungen für Flotten, Logistik, ÖPNV und Landwirtschaft entwickeln und in großen Feldtests erproben. Konsortialführer ist smartlab, ein Unternehmen der Stadtwerke Aachen, Duisburg und Osnabrück. Ein besonders spannendes Thema" Gewerbliche Elektromobilität in Energienetzen und Smart Grids" beschäftigt die Projektpartner am Standort Aachen. Koordiniert werden die Aktivitäten vom IT-Dienstleister regio iT, der selbst als Gateway Adminstrator aktiv ist und zahlreiche F&E-Projekte im Bereich Smart Metering und Smart Grid vorantreibt. "Wir sind überzeugt, dass Elektromobilität für gewerbliche Fuhrparks ausgesprochen attraktiv ist", sagt Jörg Röhlen, zuständiger Projektleiter für 3connect bei regio iT. Das belege nicht zuletzt das Beispiel der Deutschen Post, die inzwischen sogar ein eigenes Zustellfahrzeug mit Elektroantrieb entwickelt hat. Speziell kleine und mittlere Flotten, etwa von Liefer- und Pflegediensten oder Serviceunternehmen, könnten in Zukunft aus E-Fahrzeugen bestehen, ist der IT-Experte überzeugt. Hier sehen die Forschungspartner Herausforderungen aber gleichzeitig auch enorme Chancen für die örtlichen Versorger respektive Netzbetreiber. "Die Bereitstellung der Ladeinfrastruktur lässt sich unschwer mit entsprechenden Mehrwertdiensten verbinden", erläutert der IT-Experte. Diese könnten gleichzeitig dazu beitragen, das Netz stabil zu halten. Themenbereiche, in denen sich die Stadtwerke mit neuen Geschäftsmodellen positionieren könnten, gibt es seiner Einschätzung nach bei der gewerblichen E-Mobilität zur Genüge: Spezielle Tarife, die den Kunden motivieren, beim Aufladen seiner Flotte auf Schwachlastzeiten auszuweichen. Webbasierte Visualisierungstools für den Kunden, die den Verbrauch transparent machen und helfen, die Flotte energieeffizient zu betreiben. Die Einbindung von regenerativen Erzeugungskapazitäten und Energiespeichern beim Fuhrparkbetreiber im Rahmen eines intelligenten Lademanagements, das idealerweise sogar direkt über die Ladesäule zur Verfügung gestellt wird. Sogar eine aktive Einbeziehung der Elektromobile als steuerbare Lasten ist nach der neuen Gesetzeslage (§14a EnWG) möglich: Gegen eine entsprechende Reduzierung der Netzentgelte könnten die Fahrzeuge dann entweder überschüssige Energie aus dem Netz aufnehmen oder Strom, den sie selbst aktuell nicht benötigen, bei Engpässen einspeisen. Entsprechend sind im Projekt 3connect auch die elektrischen Flexibilitäten im Zusammenhang mit der E-Mobilität ein wesentliches Thema.

Intelligenter Datenaustausch

Damit solche Szenarien funktionieren, muss eine Vielzahl von Informationen erfasst und verteilt werden - an nachgelagerte Systeme, die dann beispielsweise einen Ladeprozess auslösen: Welches Fahrzeug steht gerade an der Ladesäule? Welche Restladung befindet sich noch in der Fahrzeugbatterie und wann muss diese spätestens wieder für die nächste Tour gefüllt sein? Ist gerade Strom aus der eigenen Erzeugungsanlage des Fuhrparkbesitzers verfügbar oder muss Energie aus dem öffentlichen Netz bezogen werden? Welche Tarife gelten dabei? Sind aktuell netzstabilisierende Maßnahmen notwendig?

"Diese Aufgabe soll im Projekt das Gateway übernehmen", erläutert Ruwen Konzelmann, Key Account Manager bei Theben. So könne sich auch die Infrastruktur, die mit der Umstellung auf das intelligente Messwesen zur vorgeschriebenen Standardausstattung wird, für die Stadtwerke rentieren. Im Projekt 3connect sollen dazu Ladesäulen mit Theben-Gateways ausgestattet werden.


Eingebunden in eine intelligente Infrastruktur können gewerbliche Elektromobile sogar die Netze stabilisieren.
Das Unternehmen aus dem schwäbischen Haigerloch hat aktuell bereits die 3. Generation zugelassener Geräte auf dem Markt und befindet sich momentan in der Zertifizierung BSI-konformer Smart Meter Gateways. "Die differenzierte Erfassung und Übermittlung von Messwerten sowie die Weitergabe von Schaltbefehlen sind Standardfunktionalitäten der Conexa 3.0, die jetzt auf den konkreten Bedarf im Segment der gewerblichen Elektromobilität angepasst werden", fasst Konzelmann die nächsten Schritte zusammen. Dabei kommt den Entwicklern die Tatsache zugute, dass die auf Linux basierende Gerätesoftware zweigeteilt ist: Der eich- und zertifizierungspflichtige Softwarebereich im Kern der CONEXA ist gleichsam gekapselt; nach dem Aufspielen der Zertifikatspakete sind Zugriffe auf das Sicherheitsmodul nur noch durch den Gateway-Administrator möglich. Im Bereich der Applikationen und in Verbindung mit dem Aufsteckmodul jedoch sind flexible Lösungen realisierbar, ohne dass eine weitere Zertifizierung erforderlich wäre. "So können wir mit den Entwicklungen am Markt Schritt halten", sagt Ruwen Konzelmann.

Sternförmige Kommunikation

Eine der zentralen Entwicklungen auf dem Weg zum intelligenten Netz und damit gleichzeitig auch eine wesentliche Anforderung im E-Mobility-Projekt wird die so genannte sternförmige Marktkommunikation sein: Dabei verteilt das Gateway Informationen nach entsprechender Freigabe durch den GWA Daten differenziert und geschützt an unterschiedliche berechtigte Marktteilnehmer. "Die Entwicklung eines entsprechenden Algorithmus ist eine unserer ersten Aufgaben im Projekt 3connect", verrät der Key Account Manager. Damit leistet Theben erneut Pionierarbeit, denn von offizieller Seite beginnt man gerade erst, sich mit dem Vorläufer der sternförmigen Marktkommunikation, dem sogenannten "Interimsmodell", zu beschäftigen.

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