Viktor Deyemanns — Business Development EngineerIn Zeiten der Energiewende ist das Thema Energieverbrauch deutlich in den Vordergrund gerückt. Unternehmen entwickeln einen zunehmenden Bedarf, detaillierte Informationen über ihre Energieverbräuche zu erhalten. Dafür gibt es verschiedene und nicht selten gleich mehrere Gründe gleichzeitig. Auch werden Unternehmen zunehmend aufgefordert, ihre Verbräuche zu dokumentieren, um z. B. den Anforderungen des ESG-Reportings gerecht zu werden. Energieverbräuche sollen aber auch reduziert werden, im Zuge eines Energiemanagements, um Kosten zu sparen und die Nachhaltigkeit zu fördern. Ursächlich ist dies nicht nur durch den Gesetzgeber gefordert, sondern auch Bestandteil einer modernen und nachhaltigen Unternehmensführung.
Die Transparenz über die Verbräuche spielt in diesem Kontext eine entscheidende Rolle. Eine Jahresabrechnung kann keine Hinweise über die Hintergründe der Verbrauchsentwicklung geben. Eine manuelle Ablesung des Zählers vor Ort ist umständlich und teuer. Als langfristige und zielführende Lösung empfiehlt es sich daher, die Verbräuche engmaschig und digital zu erfassen. In diesem Blog-Artikel beschreiben wir zwei technische Möglichkeiten, wie dies umgesetzt werden kann.
Worum geht's im Detail?
Der Anwendungsfall lässt sich vereinfacht, wie folgt, beschreiben. Das Unternehmen möchte ein ESG-Reporting erstellen oder ein Energiemanagement einführen. Mit passender Software, wie einer ESG-Reporting oder Energy Monitoring Software, soll die tägliche Arbeit in diesem Kontext effizient durchführbar werden. Die Energieverbräuche stellen dafür eine wichtige Datenquelle dar und müssen dafür engmaschig und kontinuierlich in der Software abgebildet werden. Es ist also unbedingt erforderlich, dass die Energiezähler vernetzt sind und die Zählerstände automatisiert übermittelt werden. 
Die Anwendungsfälle und die Softwarelandschaft am Ende des Datenstroms können sehr individuell und je nach Bedarf ausgeprägt sein. Letztlich spiegelt es den Bedarfsfall des Unternehmens wider und kann sich mit der Zeit auch ändern. Als Grundlage wird jedoch immer eine digitale Datenbrücke und Schnittstelle zur Software benötigt, um an die Messwerte überhaupt heranzukommen.
Möglichkeit 1: Smart Metering
Im Zuge der Energiewende befindet sich Deutschland mitten im Rollout der modernen Messeinrichtungen (mME) und Intelligenten Messeinrichtungen (iMSys). Die modernen Messeinrichtungen sind digitale Zähler, die dem Anschlussnehmer die Einsicht auf historische Messwerte am Zähler vor Ort ermöglichen. Für die regelmäßige Übertragung der Zählerstände (Zählerstandsgang) ist ein Smart Meter Gateway erforderlich. Welche Hardware grundsätzlich eingebaut wird, ist im Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) definiert und orientiert sich nach bestimmten Verbrauchsprofilen. Die Kombination aus der modernen Messeinrichtung und dem Smart Meter (SMGW) stellt dann die intelligente Messeinrichtung (iMSys) dar. Über diese ist dann eine Übertragung der Messwerte möglich. Die technische Ausprägung ist hochreguliert und unterliegt gesetzlichen Bestimmungen. Das vorwiegende Interesse dieser vernetzten Messeinrichtung dient der Energiewirtschaft. Es können abrechnungsrelevante Informationen über das Smart Meter Gateway übertragen werden, die die bisherige, aufwendige Ablesung von Jahresverbräuchen vor Ort ersetzt. Hinzu kommt die Aufrechterhaltung der Netzstabilität im Zuge zunehmender elektrischer Dauerverbraucher, wie el. Heizungen und E-Fahrzeuge sowie die stetig fortschreitende Dezentralisierung unserer Energieversorgung. Die Steuerung solcher Verbraucher soll netzdienlich mittels Smart Meter ermöglicht werden.
Hardware Setup
Die modernen und intelligenten Messeinrichtungen werden grundsätzlich durch den Messstellenbetreiber bereitgestellt und sind dessen Eigentum. Sie ersetzen die aktuellen (analogen) Messeinrichtungen, die zur Abrechnung der Verbräuche genutzt werden und werden an dieselbe Stelle, also am Zählerplatz, verbaut. Voraussetzung ist, dass der Zählerschrank die Mindestvoraussetzungen erfüllt. Diese sind in den technischen Anschlussbedingungen (TAB) des örtlichen Messstellenbetreibers ausgeführt.
Messszenario
Gemessen wird grundsätzlich der Strom im Zählerschrank. Dort wird der Gesamtstromverbrauch einer Liegenschaft erfasst, es sei denn, es sind gesondert zu messende Verbraucher wie Wärmepumpen, Wallboxen und Erzeugeranlagen vorhanden, die einen zusätzlichen Zähler erfordern. Die Erfassung von Unterverbräuchen innerhalb einer Verbrauchsstelle (Submetering) ist nicht Bestandteil dieser Grundausstattung. Die Errichtung einer zusätzlichen Zählstelle für einen solchen Zweck ist sehr aufwendig und kostenintensiv.
Datenzugriff
Das Smart Meter Gateway überträgt die Messwerte in erster Linie dem Messstellenbetreiber. Der Anschlussnehmer bzw. Anschlussnutzer hat aus der Ferne grundsätzlich keinen direkten Zugang zu den Messdaten der Zähler. Für die kontinuierliche Übertragung der Messwerte in eine Drittsoftware wie einem ESG-Reporting sind Schnittstellen erforderlich, die die Daten an die Drittsoftware übertragen. In der Regel kann diese Leistung durch einen externen Marktteilnehmer mit der Rolle ESA (Energieservice-Anbieter) erbracht werden, der die Messwerte über die Marktkommunikation (MaKo) erhält und dann bereitstellt. Sowohl die die Datenbereitstellung des Messstellenbetreibers als auch die Leistung des externen Marktteilnehmers sind Zusatzleistungen, für die weitere Kosten anfallen.
Kosten
Der Gesetzgeber hat Obergrenzen für die Kosten der Messeinrichtung im Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) festgelegt, die für die grundzuständigen Messstellenbetreiber gelten. In diesem Rahmen entstehen die Kosten pro Stromzähler. Dort gelten die gesetzlich festgelegten Standardleistungen. Diese beinhalten den Einbau und Betrieb der Messstelle. Bei einem freiwilligen Einbau werden zusätzliche Kosten fällig. Im Standard werden die Daten in einer Auflösung von 15-min. gespeichert und einmal am Tag gesammelt übertragen. Lässt sich der Anwendungsfall nicht innerhalb der Standardleistungen abbilden, dann fallen zusätzliche individuelle Kosten an. Bei wettbewerblichen Messstellenbetreibern gilt die gesetzliche Preisobergrenze nicht, sodass hier ebenfalls andere Preise anfallen können. Für die Datenbereitstellung müssen die Zusatzkosten beim Messstellenbetreiber sowie die individuellen Kosten für den Übertragungsdienst beim externen Marktteilnehmer berücksichtigt werden.
Möglichkeit 2 - Remote Metering
Dem regulatorisch ausgeprägten Smart Meter Rollout steht die Möglichkeit gegenüber, eine eigene Zählerinfrastruktur mit dahinterliegender Softwarelandschaft aufzubauen. In diesem Szenario lässt sich alles nach Bedarf und individuell ausgestalten. Der Markt bietet viele fertige Einzelkomponenten, um die Infrastruktur sowohl individuell als auch schnell und meist einfach aufzubauen.
Hardware Setup
In der Regel ist die individuelle Messeinrichtung eine Hardware, die sich auf der Hutschiene montieren lässt. Die Stromzähler sind häufig eichrechtskonform (MID) und liefern daher ein konstant zuverlässiges Messergebnis. Grundsätzlich lassen sie sich in die Kategorien Direktmessung und Wandlermessung einteilen. Letztere ermöglicht einen Einbau, ohne den zu messenden Stromkreis zu unterbrechen, sofern sich dies handwerklich sauber und sicher durchführen lässt. In Betrieben, bei denen eine Unterbrechung des elektrischen Stroms nicht möglich oder mit hohem Aufwand und Kosten verbunden ist, kann das von entscheidender Bedeutung sein.
Die Übertragung der Messdaten erfolgt über ein Gateway, wie zum Beispiel Modbus Cloud Connect. Damit Zähler und Gateway kommunizieren können, müssen beide die gleiche Schnittstelle, wie in diesem Beispiel Modbus verfügen. Für den Übertragungsweg zur Software bzw. Endplattform ist die richtige Kommunikations-Infrastruktur erforderlich.
Messszenario
Die Zähler werden grundsätzlich im gezählten Bereich verbaut, also hinter dem Zähler des Messstellenbetreibers. In diesem Bereich, dem Verteilerfeld, hat man die Möglichkeit den Zähler dort zu verbauen, wo man ihn benötigt. Es kann nicht nur der gesamte Verbrauch gemessen werden, sondern auch Unterverbräuche. Das können bestimmte Bereiche, Wohneinheiten oder Hauptverbraucher sein. Die Gestaltung des Messszenarios ist frei wählbar.
Datenzugriff
Der Übertragungsweg ist vor allem bei mehreren Standorten eine strategisch wichtige Entscheidung. Eine heterogene Infrastruktur erhöht die Komplexität und hat Auswirkungen auf die Gatewayhardware, Verfügbarkeit, Sicherheit und die Ausrollbedingungen. Die Installationszeit ist ein maßgeblicher Kostenfaktor, der sehr unterschiedlich ausfallen kann. Grundsätzlich kann unterschieden werden in lokale (lokaler Internetzugang), öffentliche (Mobilfunk) und private (LoRaWAN) Infrastruktur. Je nachdem, welche man wählt, ist man auch für den Betrieb dieser selbst verantwortlich. Eine ortsunabhängige Infrastruktur, wie Mobilfunk, eignet sich vor allem dann, wenn der Zugriff auf lokale Infrastruktur nicht oder nicht einheitlich vorhanden ist. LPWAN Technologien, wie NB-IoT oder LTE-M, überwinden i.d.R. auch schwierige Umgebungen. Ist der Übertragungsweg sichergestellt, können die Daten vom Gateway direkt an die Softwarelandschaft des Unternehmens zur Erfassung und Verarbeitung adressiert werden.
Kosten
Es handelt sich bei der zweiten Möglichkeit um eine vollständig selbst errichtete Lösung, daher müssen die Kosten vollständig vom Eigentümer getragen werden. Die meisten Kosten fallen am Anfang an, also bei der Konzeptionierung, Beschaffung und Installation. Die Betriebskosten fallen weniger ins Gewicht.
Vergleich der beiden Optionen
Die nachfolgende Tabelle fasst einige relevante Eigenschaften der beiden Lösungen zusammen.
Fazit
Um einen kontinuierlichen Zugriff auf Energieverbäuche für ein toolbasiertes ESG-Reporting oder Energiemanagement zu erhalten, sind die zuvor beschriebenen Möglichkeiten sehr unterschiedlich ausgeprägte Lösungsansätze.
Bei der Smart Metering Lösung übernimmt der Messstellenbetreiber die Installation und den Betrieb, wodurch ein ganzer Bereich der Gesamtlösung abgedeckt ist. Ist auf lange Sicht ausschließlich eine einfache Erfassung von Gesamtverbräuchen erforderlich, dann kann dies eine Lösung sein, die sowohl technisch als auch finanziell gut zugänglich ist. Der Gesamtpreis setzt sich aus der “Zählergebühr“ und der Summe aller Zusatzleistungen bzw. Services zusammen, die für eine kontinuierliche Datenübertragung erforderlich sind. Dahinter stehen jedoch auch die komplexen Strukturen des hochregulierten Energiesektors. Die Erweiterung einer Zählerlandschaft mit Unterzählern und weiteren vernetzten Komponenten kann daher nicht einfach durch Hardware aus dem “Regal” erweitert werden, sondern erfolgt über kompatible Services und Komponenten, die dafür konzipiert sind. Der Individualisierungsgrad bewegt sich also innerhalb des Angebotsspektrums der angrenzenden Branche. Auch ist unbedingt zu beachten, dass die Preisobergrenzen nur für grundzuständige Messstellenbetreiber gelten, die je nach Standort der Zählstelle zuständig sind. Bevorzugt man einen wettbewerblichen Messstellenbetreiber (z. B.: weil dieser landesweit operiert), dann findet man sich bei den Preisen des freien Marktes wieder.
Beim Remote Metering wird die Lösung einer vernetzten Zählerlandschaft selbst aufgebaut und betrieben, wodurch zu Beginn technische und finanzielle Herausforderungen zu überwinden wären. Ist bei der Gesamtbetrachtung jedoch sichtbar, dass die Daten von Hauptzählern nicht ausreichen und somit weitere Unterzähler oder andere individuell vernetzte Einrichtungen (Gleichstrommessung, Temperatur oder andere Betriebsparameter) absehbar sind, dann lohnt sich Remote Metering als hoch individualisierbare Lösung. Nachträgliche Anpassungen der Messpunkte sind einfach umsetzbar und kollidieren nicht mit der TAB, mit dem Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) oder mit den Limitationen der Datendichte. Man sollte definitiv Zugriff auf IT-Kompetenzen haben, um die Lösung zu überwachen, betreiben und ausbauen zu können. Der Einbau muss von einem Elektriker durchgeführt werden. Bei einer hohen Anzahl von Standorten kann man hierbei von einem Rollout sprechen. Dabei stehen nicht die Materialkosten im Vordergrund, sondern der erforderliche Aufwand für den Einbau, und die Einrichtung.
Allerdings entsteht im Hinblick auf den Anwendungsfall durch eine granulare Zählerlandschaft eine detaillierte Verbrauchsübersicht, wodurch Einsparpotenziale leichter ermittelt werden können. Energiekosten können so schneller und in einem höheren Maße gesenkt werden, wodurch sich die Investition wieder bezahlt macht.
Der Blick auf die beiden hier beschriebenen Lösungsansätze zeigt zwei unterschiedliche Welten auf. Zur Erfüllung von gesetzlichen Pflichten kann die einfachste Form der Erfassung von Messwerten über die Zähler der intelligenten Messeinrichtung (iMSys) ausreichen. Bei einer nachhaltigen Unternehmensführung mit Interesse zur kontinuierlichen Überwachung und Reduzierung von Energieverbräuchen sind individuelle und detailierte Messwerte eine wichtige Voraussetzung für die Analyse und daher unbedingt erforderlich. In diesem Fall lohnt sich die Errichtung einer ausgeprägten Zählerlandschaft, die über die Messung von Gesamtverbräuchen hinausgeht.
