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In einem gemeinsamen Pilotprojekt haben vier Unternehmen eine automatisierte, §14a-konforme Netzsteuerung im Regelbetrieb erfolgreich realisiert. Beteiligt waren die E-Werk Netze GmbH& Co. KG, die Digimondo GmbH, die Envelio GmbH und die TMZ Thüringer Mess-und Zählerwesen Service GmbH. Gemeinsam haben sie Messdaten aus Ortsnetzstationen und intelligenten Messsystemen (iMSys) interoperabel zusammengeführt, im digitalen Netzmodell verarbeitet und für netzorientierte Steuerungsprozesse genutzt. Das Projekt zeigt, wie technologische Interoperabilität, Datensicherheit und regulatorische Anforderungen erfolgreich miteinander vereint werden können. Das Highlight im Piloten war die Dimmung einer Wallbox direkt aus der Intelligent Grid Platform (IGP) heraus in Echtzeit- effizient umgesetzt durch die Nutzung von Bestandssystemen.
Immer neue Regulierungen fordern Energieunternehmen heraus. Ein Beispiel ist die Neuregelung des §14a des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG). Die Gesetzesnovelle zielt darauf ab, das Stromnetz effizienter zu nutzen und den Anschluss neuer Verbrauchsgeräte trotz hoher Lasten zu gewährleisten. Die Umsetzung ist für Netzbetreiber aktuell eine der dringlichsten operativen Aufgaben und lässt sich nur auf Basis einer soliden Datengrundlage bewältigen. Netzbetreiber müssen immer mehr Daten systemübergreifend und ohne neue Lock-in-Effekte aus Betriebsmitteln, Sensorik und Zählern effizient nutzbar machen. So fordert der Gesetzgeber die Datenintegration in die Bestandssysteme, eine Echtzeitüberwachung, die effiziente Verarbeitung von Messdaten sowie standardisierte Betriebsprozesse.Netzbetreiber und Stadtwerke benötigen eine Lösung, mit der sie die Messdaten analysieren, Potenziale zur Energieeinsparung identifizieren und die Normerfüllung sicherstellen können. Dabei führt am Einsatz von intelligenten Messsystemen für die Erfassung und digitale Verarbeitung kein Weg mehr vorbei. Dies alles geschieht unter Zeitdruck, mit hoher regulatorischer Verantwortung und in einem Niederspannungsnetz, das vielerorts nicht ausreichend transparent ist. Doch nur mit einer ganzheitlichen und strukturierten Sicht auf sämtliche Energiedaten kann die Umsetzung aktueller und zukünftiger regulatorischer Vorgaben gelingen.
Sebastian Hogenmüller, Programm-ManagerDigitales Verteilnetz bei E-Werk Netze, betont: „Daten ermöglichen es Netzbetreibern, fundierte Entscheidungen zu treffen und einen effizienten Netzbetrieb sicherzustellen. Nicht zuletzt werden Daten entlang der gesamten Wertschöpfungskette benötigt. Damit sind sie das Rückgrat einer erfolgreichen Energiewende. Netzbetreiber brauchen eine Strategie, um Daten zu erheben, zu speichern, zu kontextualisieren und in ihre bestehenden Fachsysteme zu integrieren. Denn es geht längst nicht nur darum, aktuelle gesetzlicheVorschriften zu erfüllen. Es ist an der Zeit, die technische Infrastruktur für ein digitales, intelligentes, steuerbares und somit zukunftsfähigesEnergiesystem aufzubauen.“
§14a: Anschlussgarantie, Dimmbarkeit undAusgleichsrabatt
Die Bundesnetzagentur hat den Paragrafen 14a des EnWG überarbeitet, um die„netzorientierte Steuerung von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen und steuerbaren Netzanschlüssen“ neu zu regeln. So soll die Versorgungssicherheit gewährleistet werden und gleichzeitig die Energie-, Verkehrs- und Wärmewende beschleunigt werden. Die Neuregelung umfasst drei Kernpunkte: Zum einen wird eine Anschlussgarantie verpflichtend. Netzbetreiber dürfen den Anschluss von Wärmepumpen oder Ladeeinrichtungen wie Wallboxen nicht mehr mit Verweis auf eine mögliche Netzüberlastung ablehnen oder verzögern. Weiterhin wird die Dimmbarkeit, also die Steuerung der Verbrauchseinrichtungen, gefordert. Das heißt, der Netzbetreiber darf im Falle einer akuten Netzüberlastung dieLeistung betroffener Geräte vorübergehend drosseln. Wer eine entsprechende Anlage betreibt, muss sicherstellen, dass diese in der Lage ist, Steuerbefehle des Netzbetreibers umzusetzen. Um die Anforderungen zu erfüllen, muss der Messstellenbetreiber die Verbrauchsanlage oder den Netzanschluss mit geeigneterSteuerungstechnik ausstatten. Im Gegenzug erhalten Betreiber der Anlagen als Ausgleich für die Steuerbarkeit einen Rabatt auf ihre Stromrechnung.
Es ist möglich, die Anforderungen des §14a in dieser komplexen Situation effizient und mit verhältnismäßig geringerInvestition unter Nutzung von Bestandssystemen einfach zu erfüllen. Dies zeigt ein aktuelles Beispiel von vier engagierten Projektpartnern: E‑Werk Netze ist der regionale Verteilnetzbetreiber und verantwortet den Betrieb, die Planung, den Ausbau und die Instandhaltung des Stromverteilnetzes im Versorgungsgebiet des Ortenaukreises sowie in angrenzenden Netzbereichen. Gemeinsam mit Digimondo, Envelio und TMZ hat E-Werk Netze wesentliche Grundlagen für eine automatisierte, §14a-konforme Netzsteuerung geschaffen: Messdaten aus Ortsnetzstationen und intelligenten Messsystemen wurden in interoperabel in der zentralen Netzdatenplattform von Digimondo zusammengeführt, im digitalen Netzmodell verarbeitet und für netzorientierte Steuerungsprozesse genutzt. Einzentrales technisches Element ist die zertifikatsbasierte Kommunikationsarchitektur. Sie ermöglicht einen sicheren und standardkonformen Datenaustausch zwischen allen Systemen. Weiterhin stellt sie sicher, dass der BDEW-API über einen externen, internetbasierten Schaltservice erreichbar ist.
Gemeinsamer Erfolg: Pilotprojekt schafft Basis für markttauglichen Einsatz
E-Werk Netze zeichnete für die übergeordnete Projektsteuerung, die Gesamtkoordination und Abstimmung der Dienstleister sowie den Aufbau der Zielarchitektur verantwortlich. Dazu gehörten die Definition derSchnittstellen zwischen allen beteiligten Partnern, die Integration der Messtechnik in die bestehende Systemlandschaft sowie die Inbetriebnahme einer Wallbox mit Smart-Meter-Gateway (SMGW) und einer Steuerbox am Teststandort. Zudem übernahm der regionale Netzbetreiber die Validierung des vollständigenEnd-to-End-Prozesses.
Digimondo stellte mit der IoT-Plattform Niotix die zentrale Datendrehscheibe für das Projekt bereit, welche erhebliche Datenmengen aus Abgangsmessungen und TAF10-Daten persistiert. Messdaten aus unterschiedlichen Messtechniksystemen wurden harmonisiert und einem einheitlichen, modellgestützten Datenformat zugeführt. Niotix ordnet Stationen,Abgänge, SMGWs und Messpunkte korrekt zu und ergänzt diese um GIS-Informationen. Gemeinsam mit E-Werk Netze und Envelio baute Digimondo zudem ein konsistentes GIS-Mapping für eine eindeutige Verortung der Messpunkte im digitalen Netzmodell auf. Dies ermöglicht die korrekte Zuweisung der Messpunkte für spätere Netzberechnungen. Mit dem eigens entwickelten Metadatenmodellleistet das Softwareunternehmen einen zentralen Beitrag zur herstellerunabhängigen, interoperablen und skalierbaren Bereitstellung von Netzdaten im Niederspannungsnetz.
Envelio übernimmt die bereitgestellten Messdaten über eine einheitliche Schnittstelle und bindet sie skalierbar in den digitalen Netzzwilling der Intelligent Grid Platform (IGP) ein. Die Messdaten der verschiedenen Messtechnikanbieter werden in der IGP zusammengeführt. Sie dienen als Grundlage für das Online-Monitoring, der State Estimation und Engpassanalysen im Niederspannungsnetz. Diese Funktionen wurden erfolgreich validiert und bilden eine vollständig digitale End-to-End-Prozesskette – von der Datenerfassung über die Netzmodellberechnung bis hin zur Ableitung undAuslösung von Steuerbefehlen. Mit der direkten Dimmung einer realen Wallbox inEchtzeit aus der IGP heraus wies das Projekt unter realen Bedingungen nach, dass sich die §14a-Steuerung operativ, automatisiert und vollständig im digitalen Zwilling umsetzen lässt. Envelio bildet damit das analytische und steuernde Kernsystem des Pilotprojekts und stellt die technische Grundlage für eine spätere massentaugliche Umsetzung.
TMZ verantwortet im Projekt die vollständige Kommunikations- und Schaltinfrastruktur zwischen Smart-Meter-Gateways, FNN-Steuerboxen und den angebundenen Systemen. Das Unternehmen sorgte für die Infrastruktur zur Parametrierung, zum Empfang und zur Weiterleitung der TAF10-Netzzustandsdaten an den Message-Broker von Digimondo. Für die Umsetzung der Schaltanforderungen sind FNN-Steuerboxen in einer Wirk-PKI-Umgebung im Einsatz. Für die sichere Authentifizierung und den zuverlässigen Betrieb stellte TMZ die erforderlichen Systeme zur Steuerbox-Administration, zur Terminierung der CLS-Kanäle sowie die zertifikatsbasierte Kommunikationsumgebung bereit. Hervorzuheben ist die kommunikative Erreichbarkeit der BDEW-API über einen externen, internetbasierten Schaltservice. Dabei werden Steueranforderungen aus dem Envelio-System empfangen und über EEBus an die angeschlossenen Steuerboxen und die dort verbundene Wallbox weitergeleitet. Dies garantiert, dass sowohl die Datenbereitstellung als auch der Schaltvorgang vollständig standardkonform, sicher und interoperabel durchgeführt werden.
Sebastian Hogenmüller sagt: „Die entwickelteArchitektur ist skalierbar, standardisiert und zukunftssicher und bildet die Basis für die spätere massentaugliche Umsetzung im gesamten Verteilnetz. Auf dieser Grundlage wird E-Werk Netze die Lösung gemeinsam mit den beteiligten Dienstleistern weiterentwickeln und sukzessive für einen breiten, markttauglichen Einsatz befähigen. Damit haben wir einen wesentlichen Baustein für ein digitalisiertes, intelligentes und steuerbares Energiesystem der Zukunft gelegt.“
