Einsatz eines Smart-Metering-Gateway

Gefördert durch das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) wurden in Deutschland in den letzten zehn Jahren auf vielen Gebäude­dächern Photovoltaikanlagen installiert. Der erzeugte Strom wurde bisher zu festen Preisen in die Netze der Energie­ver­sor­gungs­unternehmen (EVU) eingespeist. Die Anlagen durften allerdings keinen Strom zur Eigen­nutzung bereitstellen. Die Gesetzeslage hat sich inzwischen geändert. So lässt sich z. B. ein Einfamilienhaus über die auf dem eigenen Dach installierte PV-Anlage mit eigenerzeugtem Strom versorgen. Steigende Strompreise machen die Inves­ti­tion in eine solche PV-Anlage für private Haushalte zu einer wirt­schaftlich attraktiven Alter­native.

„Kosten senken mit Eigenstrom“ heißt die Devise. Eigenstrom kostet nur die Hälfte. Dabei sollten auch die Ergebnisse sichtbar und über die Monate hinweg vergleichbar gemacht werden. Nur wer die eigene tatsächliche Verbrauchssitua­tion kennt, kann die Stromkosten nachhaltig verbessern. Eine Vo­raus­setzung, Ener­gie zu sparen, ist das „Smart Metering“. So lässt sich im Ge­bäu­de feststellen, wann welche Energie und wie viel Energie verbraucht wird. Wie hoch die Energieausgaben sind, kann ein Verbraucher dann entscheidend beeinflussen, wenn er sein Nutzerverhalten kennt und der Eigenerzeugungssituation entsprechend anpasst.

Das Smart-Metering-Gateway „Ewio-M“ von Metz Connect sam­melt in diesem Beispiel die Infor­mationen von dem an­geschlos­senen Zweirichtungs-Stromzähler (Bezug und Lie­ferung) und dem PV-Wechsel­richter (Erzeugung) und stellt sie einer Auswertung zur Verfügung. In der abgebildeten Auswertung werden drei reale Mess­stel­len (1. Bezug vom EVU , 2. Lie­fe­rung ins EVU-Netz und 3. PV-Er­zeugung) und eine aus die­sen Daten errechne­te vir­tuel­le Messstelle – ein Strom­be­zug ohne PV-Anlage – gezeigt. Dargestellt ist der Er­trag in kWh an einem 17. Juni (son­nig-wolkiger Tag) einer 9,12 kW_p-Photovoltaikanlage auf ei­nem Einfamilienhaus (zwei er­wachs­ene Bewohner) und deren Auswirkung auf den Strombezug vom Energieversorger und den Eigen­stromverbrauch.

Darstellungsweise und Analyse

Die Grafik zeigt Beginn und Ende der Strompro­duktion durch die Photovoltaik­anlage (grüne Kurve). Die Ein­brüche in der Kurve sind Wol­ken­züge (Beschattung der PV-Anlage). Die zweite Kurve stellt dar, was ins Netz rück- bzw. eingespeist wurde (blaue Kurve, PV-Überschuss). Von früh­mor­gens bis in den Abend hinein wird kein Strom vom Energie­lieferanten (EVU) bezogen (rote Kurve, Netzbezug). Die aus den drei anderen Kurven errechnete vierte violette Kurve zeigt, wie der Verbrauch ohne PV-Anlage ausgesehen hätte. Aus den Kurven ist herauszulesen, dass diese Anlage für den reinen direkt verbrauchenden Eigenbedarf wohl etwas überdimensioniert ist.

Daraus folgend stellen sich die Fragen: Was macht man mit diesem Überschuss? Für wenig Ver­gütung ins Netz einspeisen?

Auswertung und Fazit

Die Fragen lassen sich zusammengefasst so beantworten: Die Kombi­na­tion der PV-Anlage mit einer Wärmepumpe schafft die Mög­lichkeit, Sonnenstrom in ther­mi­sche Energie für Brauchwasser umzuwandeln. Hierzu bietet sich eine Warmwasser-Wärmepumpe an.

Ausgehend von der installier­ten PV-Anlagenleistung können an­hand der Auswertungen die Autarkie- und die Eigenverbrauchsquote optimiert werden.

Zur Lösung solcher Aufgabenstellungen helfen die Aufzeichnung, Auswertung und Berechnung des Verbrauchsprofils mit einem Smart-Metering-Gateway, um daraus folgernd den Energieverbrauch anzupassen (Wärmen, Waschen, Trocknen etc.) an die Zeiten maximaler PV-Eigenerzeugung. Das Ver­brauchs­profil (violette Kurve) stellt das Haushalts- bzw. Kunden-Energie­ver­brauchs­verhalten dar.

Zudem kann das Smart-Mete­ring-Gateway auch den Verbrauch er­fas­sen. Diese kann über S0-Impulse der Zähler sowie über gängige Bus-Systeme er­fol­gen. Für das Smart-Metering hat sich der in der DIN EN 13757-T1, 2, 3, 4 beschriebene M-Bus heraus­kris­tal­li­siert. In der Open Metering System Group (OMS, www.oms-group.org) wird der Metering-Bus in verschiedenen Arbeitsgruppen intensiv harmonisiert und interoperabel weiterentwickelt.

Die OMS-Spezifiation ist nicht nur in Deutschland, sondern auch in Europa anerkannt. Das Europäische Normungsgremium CEN/TC 294 hat bereits die wesentlichen Festlegungen der OMS-Spezifikation in die EN 13757 übernommen.