Pictures of the Future Herbst 2008
Nachhaltige Gebäudetechnik – Intelligente Stromzähler
Der Zähler denkt mit
Mit intelligenten Stromzählern können nicht nur Kunden ihren Verbrauch senken – auch den Energiedienstleistern eröffnen sie völlig neue Geschäftsmodelle. Das AMIS-System von Siemens bereitet den Weg zum intelligenten Stromnetz der Zukunft, dem Smart Grid.
Abschlussprüfung: Im Testlabor der oberösterreichischen Energie AG kontrolliert ein Mitarbeiter die intelligenten Stromzähler auf ihre Kommunikationsfähigkeit, bevor sie in der Praxis eingesetzt werden
Telefonieren und Surfen zum Festpreis – der Trend geht zur Flatrate, jedenfalls in der Telekommunikation. Eine Flatrate gab’s beim elektrischen Strom noch nie, denn hier soll gelten: Wer mehr verbraucht, zahlt auch mehr. Dieses Prinzip wird in Zukunft noch verschärft: Wer zur falschen Zeit – nämlich bei hoher Stromnachfrage – Waschmaschine und Trockner einschaltet, zahlt einen saftigen Aufschlag, wer nachts wäscht, spart dagegen, am Wochenende ist der Strom vielleicht sogar kostenlos. Statt fester Preise für die Kilowattstunde wird es künftig viele Stromtarife für verschiedene Tageszeiten geben – quasi eine Antiflatrate.
Warum so kompliziert, wenn es der Kunde am liebsten einfach hat? Der offensichtlichste Grund: Energiesparen funktioniert am Besten über den Geldbeutel, daher sind variable Preise ein wichtiger Anreiz für mehr Umweltbewusstsein. Bisher hatten die Verbraucher nur einmal im Jahr die Möglichkeit, sich zu wundern, warum die Rechnung schon wieder höher ausfiel. Das hat auch der Gesetzgeber erkannt. Die Europäische Union hat darum in ihrer Richtlinie zu Energieeffizienz und -dienstleistungen entschieden, dass die Kunden mehr Informationen über ihren Verbrauch bekommen müssen. Intelligente Stromzähler im Keller sollen alle 15 Minuten den Verbrauch erfassen.
Neu ist das nicht: Viele große Industriekunden erfassen ihren Verbrauch bereits elektronisch und übermitteln ihn per Fernabfrage an den Energieversorger, der die Übereinstimmung mit dem vereinbarten Lastprofil prüft. "Die Technik ist jetzt auch für Haushaltskunden massentauglich", sagt Josef Kapp, bei Siemens in Stuttgart für die Geschäftsentwicklung im IT-Bereich mit Kunden der öffentlichen Versorgung zuständig. Die Vorteile wären enorm: Laut einer Schätzung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie könnten deutsche Haushalte dank solcher intelligenten Stromzähler, die Energievergeudung anzeigen, etwa 9,5 TWh pro Jahr einsparen.
Zahlreiche Länder in Europa haben den EU-Beschluss bereits umgesetzt, im Juni 2008 zog der deutsche Bundestag nach. Ab 2010 sollen in Neubauten intelligente Stromzähler eingebaut werden, bis 2015 soll ein Viertel der alten Zähler ersetzt sein. Und ab 2011 müssen die Energieversorger über last- oder tageszeitabhängige Tarife Anreize zum Energiesparen bieten. Alle großen deutschen Energieversorger testen derzeit das "Smart Metering", jedoch sind erst 0,01 % der Zähler intelligent. Der Grund der Zurückhaltung: Laut einer Studie der Unternehmensberatung Accenture kostet der Austausch eines jeden vierten Zählers in Deutschland etwa 1 Mrd. € und 5 000 Personaljahre.
Die automatische Ablesung per Fernabfrage, wie sie jeder intelligente Zähler beherrscht, ist für die Energieversorger aber nur ein angenehmer Nebeneffekt. Eigentlich drückt sie der Schuh ganz woanders. Wie kann man Lastschwankungen im Netz so ausgleichen, dass keine neuen Leitungen gebaut werden müssen und die Versorgung dennoch stabil bleibt? Und wie lassen sich immer größere Mengen regenerativen Stroms aus Photovoltaik oder Windkraft ins Netz speisen? Hier helfen herkömmliche Stromzähler nicht weiter, weil sie den Verbrauch beim Kunden und den Netzbetrieb nicht verknüpfen. Doch genau hier liege die große Chance, sagt die EU und untersucht unter dem Schlagwort Smart Grid das Stromnetz der Zukunft, das Erzeuger, Netz und Verbraucher intelligent und integriert steuert.
Eine Lieferkette – ein System. Das Szenario ist in Oberösterreich bereits Realität. Dort hat die Energie AG mit Sitz in Linz 1 000 Haushalte mit Zählern von Siemens ausgerüstet, 2009 sollen 100 000 weitere Haushalte dazu kommen, bis 2014 sogar 400 000. Das "Automatisierte Verbrauchsdatenerfassungs- und Informationssystem", kurz AMIS, unterscheidet sich von allen bisherigen intelligenten Zählern:
Die einzelnen Amis-Komponenten messen nicht nur den Verbrauch in den Haushalten, sondern decken die gesamte Lieferkette vom Erzeuger bis zum Verbraucher ab. Ein Datenkonzentrator in den lokalen Trafostationen sammelt die Verbrauchsdaten, die von den einzelnen Zählern sekundengenau erfasst werden, überwacht das Netz, leitet die Informationen in die Leitstelle weiter und speist die Daten in die Software zur Rechnungserstellung. "AMIS-Kunden bekommen die Netzautomation gleich mitgeliefert", sagt Alexander Schenk, Geschäftssegmentleiter für AMIS bei Siemens in Wien.
Zur Kommunikation nutzt AMIS die Power-line-Technik, also die Datenübertragung über das Stromnetz. Andere Systeme benötigen eine separate Funk- beziehungsweise GSM-Kommunikation oder Internetanschluss, was weitere Kosten verursacht.
AMIS ist offen für künftige Schnittstellenstandards. Die gibt es noch nicht, und so kommunizieren Zähler und Datenkonzentrator zunächst über ein Siemens-eigenes Kommunikationsverfahren. Doch durch einfachen Download lassen sich neue Standards aufspielen und Zähler anderer Hersteller auslesen.
AMIS-Zähler bieten auch die Möglichkeit, Gas-, Wasser- und Fernwärmezähler per Kabel oder Funk in das Fernauslesesystem einzubinden. Damit lassen sich auch diese Verbrauchsdaten automatisch auslesen – auch durch den Kunden, der seinen momentanen Verbrauch zusammen mit Lastprofilen über ein Internetportal mit seinem PC abrufen kann.
Der AMIS-Zähler kann in Zukunft die Einspeisung von Strom steuern, der etwa aus Solarzellen auf dem Dach stammt oder aus einem Blockheizkraftwerk, indem er beispielsweise bei zu hohem Stromangebot die Einspeisung drosselt.
Zukunftssystem: Mit AMIS kann der Nutzer jederzeit seinen Verbrauch per Knopfdruck ablesen (links). Die Werte sammelt ein Datenkonzentrator in der Trafostation (Mitte) und schickt sie zur Leitstelle (rechts)
Dass mit der Energie AG ein österreichisches Unternehmen Pilotkunde für AMIS ist, hat mit den dortigen Wettbewerbsverhältnissen zu tun. Durch neue, für den Kunden nützliche Dienste sowie innovative Stromprodukte will die Energie AG ihren Marktanteil nicht nur verteidigen, sondern sogar erhöhen. Als erstes, glaubt Alexander Schenk, wird es zu unterschiedlichen Tageszeiten unterschiedliche Tarife geben. Besitzer von Nachtspeicherheizungen kennen das schon lange, aber dieses System ist starr. Den Österreichern dagegen stehen mit AMIS alle Möglichkeiten für Marketingmaßnahmen offen, von Rabattaktionen in den Ferien bis zur Kombination mit günstigen Versicherungen.
Oberösterreich ist nicht die einzige Pilotregion, in der Siemens aktiv ist. In Mailand unterstützt Siemens die Stadtwerke A2A beim Einbau von 60 000 intelligenten Zählern pro Monat, die vom Energieversorger ENEL stammen. Insgesamt sollen eine Million Kunden umgerüstet werden. Siemens bindet die Zähler in das automatisierte Zählermanagement ein und sorgt für die Verbindung zum SAP-System.
Energiesparen und neue Preismodelle stehen für den Energieversorger ENEL aber nicht im Vordergrund, vielmehr will man den hohen Verlusten im Netz auf die Spur kommen und das Netz stabilisieren, das durch immer mehr Klimaanlagen an sein Limit stößt. Die Umrüstung dürfte weitergehen, weil viele der rund 30 Millionen intelligenten Zähler in Italien nicht mehr dem neuesten Stand entsprechen. So ist die Powerline-Kommunikation bei älteren Zählern nur in 60 bis 80 % der Zeit verfügbar, was Smart-Grid-Anwendungen behindert. AMIS-Zähler sind dagegen mehr als 99,5 % der Zeit kommunikationsbereit.
Bei Sonne waschen. Nicht nur die Technik muss mitspielen, auch die Verbraucher sind gefordert. Wie sie durch ihr Verhalten zu einer Stabilisierung der Netze beitragen können, hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg untersucht. Bei einem Forschungsprojekt in Karlsruhe-Stutensee waren rund hundert private Haushalte über Messgeräte mit Kommunikationseinheit mit einem zentralen Rechner an der Trafostation verbunden. Unter dem Slogan "Waschen mit der Sonne" erhielten die Haushalte eine SMS mit der Aufforderung, die Wäsche zu waschen, wenn gerade die Sonne schien und viel Solarstrom eingespeist wurde. Wer sich daran hielt, bekam 0,50 €/kWh gutgeschrieben.
Die Kunden seien auf Dauer zu soviel Mitarbeit bereit, hat Sebastian Gölz vom ISE festgestellt. Allerdings müsse der Kostenvorteil für die Nutzer deutlich spürbar sein. "Wir wollen, dass Energiesparen Spaß macht", so Gölz. Dazu benötigten die Kunden kurzfristige Rückmeldungen über Stromverbrauch und ?kosten. "Wer nur einmal im Jahr eine Stromabrechnung bekommt, kann die Ursache von Verbrauchssteigerungen nicht nachvollziehen."
Bernd Müller
Stromfressern auf der Spur
"Das Stromnetz ist das letzte unintelligente große physikalische Netz auf unserem Planeten", schrieb kürzlich der Wirtschaftsinformationsdienst The Daily Deal. Das ist schlecht für unsere Geldbeutel und für die Umwelt. Denn in einem intelligenten Netz müsste man bei gleichem Komfort 5 bis 10 % weniger elektrische Energie erzeugen, hat das Electric Power Research Institute in den USA errechnet. Der Grund: Regenerative Energie könnte passend zum Verbrauch eingespeist werden und Lastspitzen würden gekappt.
Bis das kontinentale Smart Grid Realität wird, dauert es noch viele Jahre. Doch schon heute kann man dem Stromnetz etwas Intelligenz einhauchen und Energie sparen. Pionier in den USA ist SmartSynch. Das Unternehmen in Jackson, Mississippi, an dem Siemens Venture Capital (SVC) beteiligt ist, stellt die Infrastruktur für die Datenübermittlung zwischen intelligenten Zählern und den Netzbetreibern bereit, die Zählerstände auslesen und Informationen an die Kunden zurückspielen, etwa zur lastabhängigen Steuerung von Verbrauchern. 75 Energieversorger mit ingesamt 115 000 Stromzählern in Nordamerika nutzen bereits SmartSynch. Im Gegensatz zu AMIS von Siemens kommunizieren die Zähler von SmartSynch (Bild oben) drahtlos. "Public Wireless (GPRS) ist flächendeckend verfügbar und daher in dünner besiedelten Gebieten besser geeignet", sagt Gerd Goette, Managing Partner bei SVC in Palo Alto. Powerline ist dagegen in der Reichweite begrenzt, macht daher insbesondere in dichter besiedelten Gebieten Sinn.
Auch ohne Smart Grid lässt sich Energie sparen, wenn Klimaanlage und Heizung richtig eingestellt sind und defekte Regler ausgetauscht werden. Prenova, ein Unternehmen mit Sitz in Atlanta, ebenfalls ein Beteiligungsunternehmen von SVC, bietet eine Software zur Energiekostensenkung an, die rund 50 Handelsketten in den USA wie Eddie Bauer oder Burger King nutzen. In den Filialen angebrachte Sensoren überwachen Klima- und Beleuchtungstechnik sowie elektrische Großverbraucher, messen den Stromverbrauch und übermitteln diese Daten an die Prenova-Zentrale, wo sie unter anderem mit Wetterinformationen und Uhrzeit abgeglichen werden. Bei Bedarf greift die Software per Fernsteuerung ein und optimiert die Betriebsparameter von Licht, Klimaanlage und anderen Geräten. Zehn bis 20 % Energieeinsparung kann auf diese Weise erzielt werden, wobei das Geschäftsmodell von Prenova dies in seiner Kostenkalkulation berücksichtigt. Als Energiemanagement-Contractor verdient Prenova an der Energieeinsparung des Kunden. Zusätzlich berät Prenova seine Kunden beim Einkauf von Energie, vom Energiemix von Strom und Gas bis hin zum Energielieferanten.