Glossar
Das Wörterverzeichnis von BACKBONE. Die wichtigsten Begriffe und informative Erklärungen für Sie gut verständlich.
- Blackout
- Brownout
- Dreiphasigkeit
- eINFO – Stromverbrauch einfach auswerten
- Eingetragener Installateur
- Elektrofachkraft
- Energiemanagement
- Flexibilität (Fokus E-Mobilität)
- Gleichzeitigkeit
- Intelligentes Messsystem (iMSys)
- Moderne Messeinrichtung (mME)
- Smart Meter Gateway (SMGW)
- Steuerbox
- Stromausfall
- Unsymmetrie
Blackout
Von einem Blackout spricht man bei einem unvorhergesehen großflächigen, längerfristigen Ausfall der Stromversorgung, etwa wenn große Teile des europäischen Verbundsystems betroffen sind. Das kann dann passieren, wenn Erzeugung und Verbrauch großräumig ungleich verteilt sind und zusätzlich schwere Störungen an wichtigen Knotenpunkten im Übertragungsnetz auftreten.
Zum Netzwiederaufbau und zur Wiederversorgung der betroffenen Regionen existieren bei allen Netzbetreibern Notfallpläne, um eine solche Situation bewältigen zu können. Im Rahmen von Schulungen werden bei Netzbetreibern die notwendigen Abläufe trainiert, damit das Wiederhochfahren des Systems möglichst reibungslos abläuft..
Brownout
Wenn weniger Strom erzeugt werden kann als benötigt wird, muss der Verbrauch reduziert werden. Netzbetreiber müssten in diesem Fall Industriebetriebe oder ganze Stadtviertel abschalten, um einen solche Strommangel technisch zu beherrschen. Stromausfälle werden so lokal begrenzt. Damit kann ein großflächiger Blackout vermieden werden. Die Netzbetreiber sind zu diesen gezielten Lastabschaltungen nach Energiewirtschaftsgesetz verpflichtet.
In der Regel informieren die Netzbetreiber die betroffenen Kunden im Falle von Lastabschaltungen, bevor diese Letztmaßnahme zur Systemstabilisierung beginnt. Dieses kontrollierte Vorgehen unterscheidet den Brownout vom Blackout, bei dem unvorhergesehen und unkontrollierbar Netzelemente ausfallen.
Sollte es für einen längeren Zeitraum notwendig sein, gezielte Lastabschaltungen von Kunden vorzunehmen, werden diese rollierend durchgeführt. Das heißt, die Gebiete werden gewechselt, um die Auswirkungen so gering wie möglich zu halten..
Dreiphasigkeit
Niederspannungsnetze in Deutschland bestehen meistens aus vier Stromleitern, wobei drei dieser Leiter als Phasen und einer als Neutralleiter bezeichnet werden. Die drei Phasen führen den Strom vom Netz zu Elektrogeräten, wie Radio, Fernseher oder Mixer. Der vierte Leiter ist der Neutralleiter. Dieser und eine der drei Phasen werden bei klassischen Haushaltssteckdosen benötigt.
Die Verwendung von nur einer Phase führt dazu, dass Haushaltssteckdosen in ihrer Leistung limitiert und nur für kleinere Geräte geeignet sind. Beispiele hierfür sind Staubsauger, Wasserkocher oder Toaster. Größere Geräte, wie ein Elektroherd oder ein Durchlauferhitzer für warmes Wasser, benötigen mehr Leistung und werden daher an alle drei Phasen angeschlossen.
Auch E-Fahrzeuge sollten immer über spezielle Wandladestationen dreiphasig geladen werden. Dieses sogenannte „dreiphasige Laden“ hilft dabei nicht nur dem Nutzer, denn das Fahrzeug ist schneller voll, sondern ist auch wesentlich verträglicher für das Stromnetz. Anders als beim ein- oder zweiphasigen Laden können dabei keine Unsymmetrien im Stromnetz entstehen, die negative Auswirkungen auf andere Haushaltsgeräte – auch in der Nachbarschaft – haben könnten.
eINFO – Stromverbrauch einfach auswerten
Um die moderne Messeinrichtung (mME) für Kunden komfortabler zu machen, sind im Einzelhandel oder über verschiedene Stromanbieter schon länger Lösungen zur genauen, nutzerfreundlichen Verbrauchsanzeige erhältlich. Diese Anzeigen werden an die vorhandenen Schnittstellen der mME angeschlossen, erfüllen jedoch oft nicht die gewünschten Sicherheitsanforderungen oder passen in der Regel nur für ein ganz bestimmtes Fabrikat einer mME.
Aus diesem Grund haben die Expert*innen von VDE FNN mit eINFO eine neue, elektronische Schnittstelle für die mME entwickelt. eINFO wird in Zukunft an immer mehr modernen Messeinrichtungen zu finden sein und ermöglicht den einfachen und sicheren Anschluss von Anzeigegeräten, mit denen Kunden ihren Stromverbrauch analysieren können. Mit der Jagd auf versteckte Stromfresser und dem Verständnis, wann, wo und warum sie Strom verbrauchen, werden durch eINFO immer mehr Kunden auf das intelligente Messsystem vorbereitet und können dieses dann von Anfang an optimal nutzen.
Eine moderne Messeinrichtung mit eINFO-Schnittstelle wird jedoch niemals ein intelligentes Messsystem ersetzen. Sobald Daten das Haus des Kunden verlassen, muss dieses über das Smart-Meter-Gateway eines intelligenten Messsystems erfolgen.
Eingetragener Installateur
Installationsunternehmen müssen bestimmte Voraussetzungen und Qualifikationen nachweisen, um als sogenannter „eingetragener Installateur“ zu gelten. Nur Elektrofachkräfte, die bei einem solchen Unternehmen oder beim Netzbetreiber angestellt sind, dürfen Anlagen im Stromnetz errichten, erweitern oder ändern. Eine Ladestation für ein E-Auto zu Hause muss beim Netzbetreiber angemeldet und darf ausschließlich von eingetragenen Installateuren in Betrieb genommen werden. Auskunft darüber, welche Betriebe eingetragen sind, gibt der örtliche Netzbetreiber. Außerdem steht das auch im Installateur-Ausweis der verantwortlichen Elektrofachkraft.
Elektrofachkraft
Eine Elektrofachkraft muss aufgrund ihrer Ausbildung Kenntnisse von und Erfahrung mit den Gefahren des elektrischen Stromes haben. Prinzipiell sollten technische Fragen zur Installation einer Ladestation immer mit einer Elektrofachkraft geklärt werden. Nur diese darf Ladestationen zu Hause in Betrieb nehmen. Allerdings ist zu beachten, dass nicht jede Elektrofachkraft bei einem eingetragenen Installationsunternehmen beschäftigt ist.
Energiemanagement
Ein Energiemanagementsystem (EM oder EMS) ist ein für die Koordination und Regelung des Energieverbrauchs verantwortlicher Minicomputer im Haus. Je nach Ausgestaltung ist er mit allen größeren Geräten verbunden, die im Haus Strom erzeugen, speichern oder verbrauchen. Beispiele hierfür sind Photovoltaikanlagen, Wärmepumpen, Batteriespeicher oder E-Autos. Das EMS sorgt für einen effizienten Energieeinsatz und verhindert eine Überlastung des Hausanschlusses. Es passt den Verbrauch als auch die Einspeisung eines Haushalts intelligent an die Bedürfnisse der Bewohner und des Stromnetzes an. So profitieren beide: das Netz durch die Vermeidung von Überlastungen und der Haushalt durch geringere Stromkosten.
Der Minicomputer oder auch Energiemanager koordiniert die Energiebedarfe größerer Geräte. Er tauscht zu diesem Zweck mit diesen automatisiert Informationen aus: zeitlicher Verlauf des Stromangebotes auf der einen und Energiebedarf für die nächste Nutzung von Wärmepumpe und EAuto auf der anderen Seite. Mit diesen Informationen wird dann ein optimaler Plan für die Geräte erstellt. Gleichzeitig achtet der Energiemanager auch darauf, dass die Bedingungen des Stromnetzes berücksichtigt werden. So begrenzt er temporär die Leistungsaufnahme, würden die Pläne zu einem Netzengpass führen. Für die Anbindung der heimischen Ladestationen in ein Energiemanagement sorgt übrigens eine Elektrofachkraft.
Flexibilität (Fokus E-Mobilität)
Die Flexibilität beim Laden von E-Autos entsteht dadurch, dass das E-Auto erst zu einer bestimmten Zeit ausreichend weit kommen und nicht ständig und sofort geladen werden muss. Für den heutigen Einsatz von E-Autos ergeben sich viele Möglichkeiten zeitlicher Verschiebungen von Ladevorgängen oder das Laden mit geringeren Ladeleistungen.
Dies wird erforderlich, wenn in einer Nachbarschaft oder einem Ort viele E-Autofahrer ihre Wagen zur gleichen Zeit an die Ladestationen anschließen (siehe Gleichzeitigkeit). Dadurch könnte das Stromnetz überlastet werden. Deshalb müssen Fahrzeug, Ladestation und Stromnetz miteinander kommunizieren. Daneben sollen die Batterien aber trotzdem für so viele Kilometer aufgeladen werden, dass damit zum geplanten Zeitpunkt losgefahren und das Ziel bestmöglich erreicht werden kann.
Die Flexibilität kann auch dazu genutzt werden, das E-Auto genau dann zu laden, wenn beispielsweise der Strom günstig oder sehr viel Leistung aus erneuerbaren Energien verfügbar ist. Denn durch die zunehmende Integration erneuerbarer Energien gibt es zu manchen Zeiten im Netz sehr viel davon. Schließlich lässt sich nicht beeinflussen, wann die Sonne scheint oder der Wind weht.
Um die überschüssige Energie zwischenzuspeichern und so das Stromnetz vor Überlastung zu schützen, können die Batterien von E-Autos genutzt werden.
In Zeiten von viel Stromerzeugung aus Erneuerbaren wird beispielsweise genau dann geladen. Das unterstützt die Integration weiterer Anlagen. Zudem kann in Zukunft bei Bedarf der in der Batterie gespeicherte Strom wieder ins Netz zurückgespeist werden, etwa, wenn gerade wenig Wind weht und die Sonne nicht scheint. Mit der Flexibilität können somit die besonderen Herausforderungen der Energiewende besser bewältigt werden.
Sämtliche Steuerungsprozesse, die zur Realisierung des flexiblen Ladens notwendig sind, laufen im Hintergrund ab. Besitzer von E-Autos bemerken davon im Allgemeinen nichts.
Gleichzeitigkeit
Eine hohe Gleichzeitigkeit des Stromverbrauchs liegt vor, wenn Geräte zum selben Zeitpunkt verwendet werden. Bei E-Autos kann das zum Beispiel in Wohngebieten dann auftreten, wenn zum Feierabend viele E-Autos zur gleichen Zeit an die Ladestationen angeschlossen werden und ohne Koordination mit ihrer vollen Ladeleistung laden. Der Netzbetreiber dimensioniert das Stromnetz unter Annahme von sogenannten Gleichzeitigkeitsfaktoren für alle angeschlossenen Verbrauchsgeräte und Erzeuger. Dabei wird aufgrund von jahrzehntelanger Erfahrung davon ausgegangen, dass nicht alle Geräte zur selben Zeit und mit voller Leistung betrieben werden. Würde davon ausgegangen, dass alle Geräte gleichzeitig und mit voller Leistung eingeschaltet werden, würde dies zu einem überdimensionierten und viel zu teuren Stromnetz führen. Eine Verringerung der Gleichzeitigkeit bei E-Autos zur Nutzung der Flexibilität kann also Kosten sparen und die Überlastung von Stromnetzen verhindern.
Intelligentes Messsystem (iMSys)
Das BMWi hat mittels einer Kosten-Nutzen-Analyse Kundengruppen ausgewählt, für die das Gesetz ein so genanntes intelligentes Messsystem (iMSys) vorsieht. Als erste dieser Kundengruppen erhalten seit Februar 2020 große Haushalte mit einem Stromverbrauch >6.000 kWh pro Jahr ein iMSys. Es ist vorgesehen, dass Schritt für Schritt weitere Kundengruppen ein iMSys erhalten sollen.
Basis dieses Systems ist eine moderne Messeinrichtung als Stromzähler. In diesem Fall wird sie jedoch beim Einbau mit einem Smart Meter Gateway verbunden, über das das iMSys mit dem Gateway-Administrator kommuniziert. Demnächst kann das iMSys um eine Steuerbox erweitert werden. Damit wird es dann auch für Kunden mit steuerbaren Verbrauchseinrichtungen (z. B. einer Wallbox) oder Eigenerzeugung (z. B. einer PV-Anlage) interessant.
Anders als die moderne Messeinrichtung kann das iMSys den Stromverbrauch im Viertelstundentakt erfassen. Damit können dann auch in Zukunft so genannte dynamische Tarife abgerechnet werden, bei denen zum Beispiel abhängig von Wind und Sonne andere Strompreise gelten, wenn besonders viel erneuerbare Energien zur Verfügung stehen. Über eine separate Schnittstelle am Smart Meter Gateway können Kunden aus dem iMSys ihren Stromverbrauch sogar in Echtzeit erfassen. Damit können Kunden dann ihren Energieverbrauch ganz genau managen und einen großen Beitrag zur Energiewende leisten. Grundsätzlich überträgt das iMSys aber nur genau die Daten, die von den Kunden gewünscht werden. Ist nur eine Zählerablesung pro Jahr bestellt, überträgt das iMSys auch nur diesen einen Wert online.
Moderne Messeinrichtung (mME)
Die moderne Messeinrichtung (mME) ist der digitale Zwilling des alten, schwarzen Stromzählers. Seit 2017 tauschen die Messstellenbetreiber immer dann, wenn die Eichfrist abläuft, den alten Stromzähler gegen eine mME aus. Das Messentgelt (die so genannte „Zählermiete“) kann sich mit dem Tausch des Zählers erhöhen. Der Gesetzgeber hat hier jedoch ein Limit bei maximal 20 Euro pro Jahr vorgeschrieben. Der Stromverbrauch wird weiter durch Ablesen des Zählerstands ermittelt. Gesetzlich vorgeschrieben ist, dass eine mME über eine Kommunikationsschnittstelle für ein Smart Meter Gateway verfügen muss, um sie später zu einem intelligenten Messsystem aufrüsten zu können. Als mME ist sie aber 100 Prozent offline.
Nach Eingabe einer persönlichen PIN können an der mME zusätzliche Informationen eingesehen werden: die momentane elektrische Leistung, die über die mME fließt und den Verbrauch der letzten 24 Stunden oder der letzten 7, 30 oder 365 Tage. PIN-Eingabe und Anzeige der Daten erfolgt durch eine Art Morse-Code. Je nach Fabrikat der mME muss eine Fotozelle mit einer Taschenlampe angeblinkt werden oder eine Taste gedrückt werden. Damit sind die Daten vor neugierigen Blicken Unbefugter sicher geschützt. Die Benutzung ist – zugegeben – nicht sehr komfortabel.
Smart Meter Gateway (SMGW)
Das Smart Meter Gateway (SMGW) ist die Kommunikationszentrale des intelligenten Messsystems. Es überträgt die Messwerte aus dem angeschlossenen Stromzähler sicher an den Gateway-Administrator. Dieser ist dann für die sichere Weitergabe der Messwerte an Strom-Lieferanten und Netzbetreiber verantwortlich. Sicher heißt im Fall des SMGW, dass in allen Schritten der Kommunikation die Vorgaben des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) eingehalten werden. Diese Vorgaben entsprechen den Standards, die zum Beispiel auch im Online-Banking gelten.
Schon bald wird das SMGW zusätzlich auch Steuerbefehle an eine angeschlossene Steuerbox übertragen können. Damit können dann steuerbare Verbrauchseinrichtungen (z. B. eine Wallbox) oder Eigenerzeugung (z. B. eine PV-Anlage) genauso sicher ferngesteuert werden, wie heute schon Messwerte übertragen werden.
In großen Gebäuden wie zum Beispiel Mehrfamilienhäusern kann es sein, dass sich mehrere intelligente Messsysteme ein SMGW teilen. In diesem Fall sind mehrere Stromzähler per Kabel oder per Funk mit einem gemeinsamen SMGW verbunden. Jedes einzelne intelligente Messsystem nutzt dann einen Teil des SMGW streng abgeschottet gegen die anderen Messsysteme.
Steuerbox
Die Steuerbox ist die zukünftige Schaltzentrale des intelligenten Messsystems. Sie ist sicher mit dem Smart Meter Gateway verbunden und steuert mit den empfangenen Steuerbefehlen angeschlossene Verbrauchseinrichtungen und Anlagen zur Eigenerzeugung von Strom eines Haushalts. So können zum Beispiel die Wallbox zum Laden des E-Autos, ein Batteriespeicher oder eine PV-Anlage flexibel gesteuert werden. Wird an die Steuerbox ein Energiemanagementsystem angeschlossen, können viele Verbrauchseinrichtungen, Speicher und Einspeisung eines Haushalts optimal aufeinander abgestimmt gesteuert werden.
Stromausfall
Von einem Stromausfall spricht man bei einer ungeplanten Versorgungsunterbrechung. Gemeint ist damit eine zeitweise und regional begrenzte Störung im Stromnetz, durch die unbeabsichtigt die Elektrizitätsversorgung der Stromverbraucher unterbrochen ist. Häufige Ursachen sind Witterungseinflüsse oder Schäden durch Baggerarbeiten. Ein Stromausfall betrifft also einzelne Straßenzüge, Stadtteile oder Städte. Geplante Versorgungsunterbrechungen können etwa für Wartungsarbeiten notwendig sein und werden zuvor angekündigt.
Unsymmetrie
Werden in einem lokalen Stromnetz zu viele Geräte gleichzeitig (siehe Gleichzeitigkeit) ein- oder zweiphasig betrieben (siehe Dreiphasigkeit), kann es dort zu einer unterschiedlichen Belastung der verschieden Phasen kommen – mit anderen Worten zu einer Unsymmetrie. Solche Unsymmetrien können negative Auswirkungen auf das Stromnetz und dadurch auf Haushaltsgeräte im eigenen Haus oder auch in der Nachbarschaft haben. Daher ist für einige leitstungsstarke Geräte ein dreiphasiger Anschluss vorgeschrieben.
