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23.08.2022 – Die Datenübertragung und Steuerung über die CLS-Schnittstelle des Intelligenten Messsystems sind technisch bereits realisierbar und auch die Regulierung macht Fortschritte. Mit der Initiative „HKE an Bord“ möchte der Gateway-Hersteller PPC die Zusammenarbeit der verschiedenen Marktakteure stärken.

Für den Rollout intelligenter Messsysteme (iMSys) sowie die darauf aufbauenden Technologien und Verfahren zur Digitalisierung der Energiewende haben das damalige Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und das BSI ein Stufenmodell entwickelt, das kontinuierlich fortgeschrieben wird. Im Jahr 2021 wurde – insbesondere durch das angepasste Messstellenbetriebsgesetz – eine Reihe von wichtigen regulatorischen Weichen gestellt. Derzeit steht Stufe 3 des Modells im Fokus: Die Steuerung von Verbrauchs- oder Erzeugungseinrichtungen in Niederspannungsnetzen sowie das Submetering über den CLS-Kanal des Smart Meter-Gateways.

Diese Funktionen sind von zentraler Bedeutung für die Integration erneuerbarer Erzeuger und neuer elektrischer Verbraucher in die Verteilnetze und nicht zuletzt auch Grundlage zahlreicher neuer Geschäftsmodelle für die Energiewirtschaft. Zwischenzeitlich hat sich am Markt und seitens der Regulierung einiges getan – Grund genug also, die Zusammenhänge und aktuellen Entwicklungen noch einmal zu betrachten.

Steuerung über CLS-Kanal

Über die CLS-Schnittstelle ist ein Smart Meter-Gateway (SMGW) in der Lage, einen transparenten Kommunikationskanal zu eröffnen, über den Daten von und zu Anlagen im Gebäude übermittelt werden können. Dabei werden die Daten nicht im SMGW selbst verarbeitet, sondern über die Proxy-Funktionalität an Backend-Systeme aktiver externer Marktteilnehmer (aEMT) weitergeleitet. Das Gateway habe darüber hinaus an dieser Kommunikation jedoch keinen Anteil, wie Karen Schmid, Produktmanagerin bei der Power Plus Communications AG (PPC), näher erläutert: „Genau genommen hat das SMGW keinen Zugriff auf diesen Kanal, weil die Kommunikation verschlüsselt erfolgt. Es handelt sich um eine End-to-End-Verbindung vom CLS-Gerät zum aEMT. Das Gateway dient nur dazu, den Zugang zur WAN-Kommunikation zu erhalten.“ Die Verbindung zwischen den Kundenanlagen und dem SMGW bilden im Stufenmodell die sogenannten „Systemeinheiten“.

Eine technisch und regulatorisch ausgesprochen komplexe Thematik also, und auch Karen Schmid hat die Erfahrung gemacht, dass insbesondere aufgrund der dynamischen Entwicklungen in den letzten beiden Jahren Erklärungsbedarf besteht. Dies beträfe die Branche selbst, vor allem aber die angrenzenden Bereiche, wie zum Beispiel die Wohnungs- und Automobilwirtschaft.

Submetering-Hochhaus

Grafik: Power Plus Communications AG

Initiative „HKE an Bord“

Aus diesem Anlass hat PPC die Initiative „HKE an Bord“ ins Leben gerufen, die sich speziell auch an Anbieter von Hard- und Softwarelösungen für energetische Steuerung in Gebäuden richtet. „Wir möchten die Thematik verständlich machen und dadurch dem Markt die Möglichkeit geben, stärker an den aktuellen Entwicklungen rund um das SMGW zu partizipieren“, erklärt Karen Schmid, die bei PPC sowohl das CLS-Portfolio als auch die HKE-Initiative betreut. Ziel sei es, hinter dem Smart Meter-Gateway ein interoperables Ökosystem zu schaffen. „Die Initiative nimmt langsam Fahrt auf und wir konnten die ersten Partner von unserer Idee überzeugen. Swistec und Keba sind schon an Bord. Derzeit tauschen wir uns mit weiteren Anbietern aus den Bereichen Elektromobilität, Prosumer-Lösungen und Wohnungswirtschaft aus.“

Systemeinheiten als Bindeglied

Der Name der Initiative bezieht sich auf eine zentrale Komponente zur Nutzung der CLS-Schnittstelle: die HAN-Kommunikationsadaptereinheit (HKE). Die HKE ist eine der eingangs erwähnten „Systemeinheiten“. Diese wurden als technisches Bindeglied zwischen dem SMGW und lokalen Anwendungen beim Endkunden, also Wallboxen, EEG-Anlagen, Wärmepumpen, Submeter- und Energiemanagement-Systeme (EMS), definiert. Mit dem „Stufenmodell 2.1“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und BSI wurden wichtige Weichen für diverse Use Cases gestellt und technische Anforderungen an Systemeinheiten spezifiziert. Alle Systemeinheiten nutzen demnach einen Softwarestack, der die sichere Anbindung ans Gateway über die CLS-Schnittstelle ermöglicht. Im Stufenplan wird dieser Softwarestack als „HAN-Kommunikationsadaptereinheit“ (HKE) bezeichnet. Neben der HKE wurden die „Submeter-Einheit“ (SME) und die „Steuereinheit“ (SE) mit spezifischen Zusatzfunktionen für die Übermittlung von Verbrauchsdaten und Steuerbefehlen definiert.

Grafik-Steuereinheiten-hinter-dem-Smart-Meter-Gateway-PPC

Steuereinheiten hinter dem Smart Meter-Gateway. Grafik: Power Plus Communications AG

Kernkomponente HKE: „Nukleus aller Systemeinheiten“

Karen Schmid sieht daher in der HKE den kleinsten gemeinsamen Nenner, den „Nukleus aller Systemeinheiten“. Die HKE sei der grundlegende Baustein für die anderen beiden Systemeinheiten, die für zusätzliche Funktionen für spezielle Use Cases wie Submetering und Steuern von Komponenten wie Wechselrichter, Speicher, EEG-Anlagen oder Ladestationen bereitstehen. „Wir bieten das CLS-Gateway mit HKE an. Technisch betrachtet, handelt es sich um ein Gerät in Hutschienenbauform. Die HKE-Funktionalität ist in der Software gebündelt, die wir als ‚CLS-Stack‘ bezeichnen“. Die Submetering-Einheit enthält zusätzlich ein Software-Modul, das in der Lage ist, Daten aus Submeter-Systemen in Gebäuden zu empfangen, zu bearbeiten und an das Smart Meter-Gateway zum Weiterversand zu übergeben. „Im Anschluss können die Submeter-Daten von den Backend-Systemen aufgenommen und interpretiert werden“, ergänzt die Produktmanagerin.

Damit Interoperabilität und Sicherheit gewährleistet sind, ist eine Zertifizierung der Systemeinheiten nach der BSI TR 03109-5 „Anforderungen an weitere Systemeinheiten des iMSys“ erforderlich, die Mitte 2022 vom BSI beschlossen werden sollte. Karen Schmidt ordnet ein: „Stand heute können wir die Funktionen der Systemeinheiten schon nutzen. Die technische Richtlinie ermöglicht darüber hinaus eine zertifizierte Standardisierung der Funktionen.“ Dieser Schritt werde den Markt weiter voranbringen, da alle Lösungen, die von den Herstellern bisher eigenständig und proprietär entwickelt wurden, dann in einen standardisierten Rahmen überführt werden.

Submetering über CLS in der Praxis

Einen Anwendungsfall mit der Submetering-Einheit hat PPC mit der GWG Gruppe umgesetzt. Rund 1.000 Gebäude mit etwa 5.500 Nutzeinheiten werden mit Smart Meter-Gateways und CLS-Adaptern Submetering ausgestattet. „Hierbei handelt es sich um unser erstes großes Projekt bei der Spartenbündelung. Dabei bündeln wir das klassische Metering bei Strom und Gas mit dem Submetering über das SMGW“, erklärt Karen Schmid. Ein Service-Dienstleister übernimmt die Rolle des wettbewerblichen Messstellenbetreibers.

Die installierte Technik erfasst Heizenergieverbräuche und verknüpft sie mit der Messung des Stromverbrauchs. Aufgrund der bisherigen Erfahrungen kann die Produktmanagerin festhalten, dass der Use Case Spartenbündelung bereits marktfähig ist. (ds)

www.hkeanbord.org