IT und Energiewende: Intelligenztest für Stromnetze und Politik
Die Energiewende ist das wohl wichtigste industriepolitische Projekt der Bundesregierung in den kommenden Jahren. Unstrittig ist dabei, dass der Ausstieg aus der Kohle- und Atomenergie und der Umstieg auf die erneuerbaren Energien nur mit dem Einsatz von moderner Informationstechnik ermöglicht werden kann. Doch welche IT-Systeme sind dafür erforderlich? Und wer wird dazu verpflichtet, sie einzusetzen? Noch in diesem Jahr sollen die Weichen für den Ausbau "intelligenter Stromnetze" gestellt werden. Möglicherweise wird deren Intelligenzquotient doch nicht so hoch, wie es technisch möglich wäre.
Erste Tendenzen für den Aufbau des sogenannten Smart Grid zeichnen sich bereits ab. Eine umfangreiche Kosten-Nutzen-Analyse machte im vergangenen Jahr deutlich, dass die komplette Ausstattung aller deutschen Haushalte mit den sogenannten intelligenten Messsystemen (iMSys) mit sehr hohen Ausgaben verbunden wäre , ohne dass die meisten Verbraucher davon profitieren könnten. Aus einer aktuellen Studie der Deutschen Energieagentur (Dena)(öffnet im neuen Fenster) geht hervor, dass mit Hilfe der Informationstechnik ein zentrales Problem der Energiewende gelöst werden könnte, ohne sämtliche Haushalte mit den teuren Messsystemen zu beglücken. Das Kernproblem lautet dabei: Wie lässt sich das unstetige Angebot von Wind- und Sonnenenergie so mit der Nachfrage verbinden, dass die Netze stabil bleiben und eine unterbrechungsfreie Versorgung gewährleistet werden kann?
Lastverschiebung noch nicht realisierbar
Als wichtiges Element der intelligenten Stromnetze erschien bislang die Möglichkeit, auch bestimmte Haushaltsgeräte durch Netzbetreiber und Energieversorger einschalten zu können. Das heißt, Waschmaschinen, Trockner oder Geschirrspüler starten dann ihre Programme, wenn viel Energie im Netz verfügbar ist. Die Anschaffung dieser Smart-Grid-fähigen Geräte sollte den Verbrauchern mit variablen Stromtarifen schmackhaft gemacht werden. Eine solche Lastverschiebung könnte den Netzbetreibern helfen, Angebotsspitzen aufzufangen. Soweit die Theorie.
In der Praxis scheitert deren Einsatz bislang an mehreren Faktoren. Zum einen gibt es erst seit kurzem(öffnet im neuen Fenster) überhaupt intelligente Messsysteme für eine bidirektionale Kommunikation, Smart Meter Gateways genannt, die den strengen Vorgaben des Datenschutzes entsprechen und damit in der Praxis getestet werden könnten. Zum anderen existieren bislang keinerlei Standards, die eine Kombination von Smart Metern mit Smart-Grid-fähigen Geräten regeln könnten. Zu guter Letzt bieten die Stromversorger derzeit noch keine variablen Tarife an, um die Verbraucher in das smarte Stromnetz zu locken.
Ernüchternd das Resümee einer Studie(öffnet im neuen Fenster) vom April 2013, die einen Mannheimer Feldversuch für ein intelligentes Stromnetz (moma) ausgewertet hat: "Eine automatische Steuerung der Haushaltsgeräte war ein Teilziel in moma. Eine volle Integration dieser Funktion in die Haushaltsgeräte war aber mangels standardisierter technischer Lösungen nicht machbar." Zwar wurde eine Lösung mittels Schaltboxen und "Energiebutler" entwickelt, doch empfanden viele Teilnehmer diese als zu kompliziert. Fazit: "Aus diesen Gründen wurde diese Steuerung von nur wenigen Teilnehmern eingesetzt und sie steuerten ihre stromverbrauchenden Geräte überwiegend manuell."
Keine Verbindung zwischen Smart Grid und Smart Home
Dabei ist es nicht so, dass die Hersteller solche schlauen Haushaltsgeräte noch nicht im Angebot hätten. So verkauft Miele seit mehreren Jahren Smart-Grid-fähige Waschmaschinen, Wäschetrockner oder Geschirrspüler. Diese können so programmiert werden, dass sie ihre Arbeit bis zu einem bestimmten Zeitpunkt beendet haben sollen und in diesem Zeitraum darauf warten können, dass der Strom billig wird. Sendet der Energieversorger keinen entsprechenden Impuls, startet das Gerät rechtzeitig, um zum programmierten Zeitpunkt fertig zu werden.
Bislang gibt es noch keine Möglichkeit, diese Geräte mit einem intelligenten Strommesssystem zu verbinden. Miele bietet daher eine Lösung an, die die Geräte zumindest mit einer hauseigenen Solaranlage koppeln kann(öffnet im neuen Fenster) . Je nach Wetterprognose entscheidet der sogenannte Sunny Home Manager dann, welche programmierten Geräte im Laufe des Tages mit Sonnenenergie eingeschaltet werden. Der selbst genutzte Strom wird dabei höher subventioniert als Energie, die ins Netz eingespeist wird.
Netzbetreiber setzen auf Einspeisemanagement
Für die Betreiber von Solaranlagen könnte dies eine sinnvolle Option sein. Denn die Netzbetreiber werben offensiv dafür, den nicht benötigten Ökostrom bei zu hohem Angebot gar nicht ins Netz zu lassen. Dabei können sie sich auf die von ihnen bei der Dena in Auftrag gegebene Studie berufen, die zu dem Schluss kommt: "Die Wirkung eines aktiven Einspeisemanagements dezentraler Erzeuger auf den Investitionsbedarf für Netzumbau und Netzausbau ist wesentlich stärker als die diesbezügliche Wirkung der Lastverschiebung im Bereich privater und gewerblicher Verbraucher." Mit anderen Worten: Bevor die Netzbetreiber einzelne Haushaltsgeräte bei den Verbrauchern zuschalten, regeln sie lieber den überflüssigen Strom beim Erzeuger ab.
Für die Netzbetreiber hätte eine solche Möglichkeit, die rechtlich derzeit nicht erlaubt ist, mehrere Vorteile: Zum einen müssen sie das Netz nicht entsprechend der Erzeugerleistung ausbauen, zum anderen nicht sämtliche Verbraucher mit den teuren Smart Meter Gateways ausstatten. Ohnehin ist die Steuerung einer einzelnen Waschmaschine für die Netzbetreiber zu kleinteilig. Erst über Aggregatoren mit vielen Verbrauchern wäre das sinnvoll. Selbst die Steuerung kleiner Solaranlagen ist für die Netzbetreiber uninteressant, wie eine Umfrage der Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen vor kurzem ergab(öffnet im neuen Fenster) . Zumindest bis 10 Kilowatt Leistung, möglicherweise aber sogar bis 30 Kilowatt Leistung, gibt es auch nach Ansicht der NRW-Verbraucherschützer keine Notwendigkeit für eine Fernsteuerung durch den Netzbetreiber.
Variable Tarife "sehr komplex"
Die Position des Berliner Netzbetreibers Stromnetz Berlin ist daher eindeutig: Eine Lastverschiebung bei kleinen Abnehmern sei nicht erforderlich, um die Stabilität des Netzes zu garantieren, hieß es auf Anfrage von Golem.de. Daher sei es aus Sicht des Unternehmens besonders wichtig, dass der zwangsweise Einbau teurer Messsysteme bei Renovierungen vermieden und in Neubauten nur bei entsprechendem Jahresverbrauch verpflichtend werde. Die im Energiewirtschaftsgesetz genannte Grenze von 6.000 Kilowattstunden pro Jahr solle "sachlich und ergebnisoffen überprüft" werden.
Dabei steht fest: Ohne intelligente Messsysteme können Energieversorger keine variablen Tarife anbieten. "Die Verknüpfung differenzierter Tarife mit elektrischen Verbrauchsdaten erfolgt im Smart Meter Gateway" , teilte der Energieversorger Vattenfall auf Anfrage von Golem.de mit. Ein intelligenter Zähler, wie sich derzeit standardmäßig bei Neubauten bereits installiert werden, reicht nicht. Das bedeutet: Sollten die Smart Meter Gateways nicht Pflicht werden, gibt es auch in Zukunft für die meisten Haushalte keine Möglichkeit, variable Tarife zu nutzen. Ganz gleich, welche Steuerungsfunktion ihre modernen Geräte besitzen mögen. Vattenfall will "mittelfristig" einen solchen Tarif anbieten, hält die erforderlichen Abrechnungsmodalitäten allerdings für "sehr komplex" . Mit einer weiten Verbreitung der Smart-Grid-fähigen Geräten wird erst dann gerechnet, wenn die angebotsabhängigen Tarife deutlich günstiger als die Standardtarife sind.
Technische Welten 'absolut getrennt'
Bis die ersten Gateways flächendeckend eingesetzt werden können, dürfte es ohnehin noch einige Zeit dauern. Stromnetz Berlin rechnet mit einem Einbau ab circa 2017, wie das Unternehmen auf Anfrage mitteilte. Nach Ansicht der Verbraucherzentrale Bundesverband lohnt sich die Anschaffung von Smart-Grid-fähigen Geräten daher derzeit noch nicht. Denn von technischen Standards für die Verbindung von Stromnetz und Hausnetz sei man noch weit entfernt, sagte die zuständige Referentin Johanna Kardel zu Golem.de.
Auch der Messsystemhersteller Landys+Gyr sieht bei der Verbindung von Stromnetz und Hausnetz eine "große Baustelle" . Der Grund: "Diese Welten sind absolut getrennt" , sagte Unternehmenssprecher Thomas Zehnder Golem.de. Das liege auch daran, dass die Zählerhersteller fast ausschließlich die Energieversorger als Kunden hätten. Standards, welche die Interoperabilität dieser Märkte ermöglichen, gebe es heute nicht. Zudem reiche die Überwachung im Verteilnetz in der Regel bis zur Trafostation. Allerdings ermöglichen Smart Meter Gateways den Netzbetreibern eine komfortable Fernablesung und können es den Verbrauchern ermöglichen, über Webdienste ihren Verbrauch zeitnah zu kontrollieren.
Hoffen auf EEBus-Konzept
Wenn es um die Entwicklung einer standardisierten Kommunikation zwischen Smart Grid und Smart Home geht, verweisen Energieversorger und Haushaltsgerätehersteller gerne auf die Initiative EEBus(öffnet im neuen Fenster) . Dieser gehören bislang etwa 50 Firmen an, darunter Energieversorger wie EnBW und Eon, Haushaltsgeräte- und Schalterhersteller wie Miele, Bosch, Gira, Busch & Jäger sowie Telekommunikationsfirmen wie die Deutsche Telekom und Kabel Deutschland. EEBus ist der Initiative zufolge kein neues Bus-System, sondern soll "als Middleware der Universalübersetzer zwischen existierenden Feldbus-Systemen" werden. EEBus definiere dabei auf Basis neuer Anwendungsfälle bestimmte Anforderungen für den Datenaustausch. "EEBus beschreibt, wie zukünftig bei einem kritischen Netzzustand beispielsweise anhand eines Preismodells ein Anreiz gegeben werden kann, damit der Verbrauch entsprechend reduziert wird" , sagte ein Sprecher auf Anfrage.
Ein solcher Anwendungsfall sei auch der Sunny Home Manager, den Miele zusammen mit dem Solartechnik-Hersteller SMA auf der Basis des Qivicon-Protokolls umsetzt, das wiederum von der Telekom entwickelt wurde. Neben dem Praxis-Szenario "Eigenstrom-Optimierung" führt die EEBus-Initiative noch die Szenarien "Energie-Management" , "Home Automation" und "Smart Home Plattform" auf. EEBus ist dabei technologieneutral und soll auch für verbreitete Protokolle wie Zigbee und KNX gelten.
Die Initiative räumt allerdings ein, dass die Verbindung von Smart Grid und Smart Home auch Sicherheitsprobleme mit sich bringt. Hacker könnten die Schnittstellen als Einfallstor in das intelligente Stromnetz nutzen. Zudem beschäftigt sich die EEBus-Initiative mit der Frage, welche Sicherheitskonzepte für eine Verbindung zwischen Smart Grid und Smart Home erforderlich sind. "Wie können wir sicherstellen, dass es über ein Energiemanagement-Gateway, das als Zentrale für eine Heimvernetzung dient, zu keiner Bedrohung für Messsysteme der Netzbetreiber kommt?" , sagte der Sprecher.
Verordnungspaket bis Ende des Jahres
Angesicht der zahlreichen Schwierigkeiten und Widerstände wird mit Spannung erwartet, welche Vorgaben die Regierung bei der Umsetzung des intelligenten Stromnetzes machen wird. Bis Ende des Jahres soll das entsprechende Verordnungspaket des Bundeswirtschaftsministeriums zu "intelligenten Netzen" vorliegen, wie eine Sprecherin auf Anfrage sagte. Die "Verordnung über den Einbau und die Administration intelligenter Messsysteme" legt fest, für welche Verbraucher und Stromerzeuger die Smart Meter Gateways innerhalb welchen Zeitraums verpflichtend werden. Je nachdem, wie sich die Regierung entscheidet, kommen auf Netzbetreiber und Verbraucher bis zu 21 Milliarden Euro an Kosten zu.
Unabhängig von der Entscheidung dürfte der Effekt auf den Stromverbrauch dabei gering bleiben. Die Mannheimer Pilotstudie hat unter anderem gezeigt, dass sich der geringe Mehrverbrauch durch die Steuerungssysteme mit geringfügigen Einsparungen "etwa die Waage gehalten" hat. Allerdings würde sich alleine durch den Austausch der mechanischen Ferraris-Zähler durch elektronische Zähler eine Einsparung von mehr als 1.000 Gigawattstunden jährlich ergeben. Wie viel zusätzliche Standby-Leistung durch die intelligenten Haushaltsgeräte benötigt wird, ist hingegen schwer einzuschätzen.
Eines scheinen bisherige Studien und Feldversuche wohl zu zeigen: Die Energiewende braucht intelligente IT-Systeme. Aber sie müssen auch intelligent eingesetzt werden.