Smart Meter Gateway
Durch den Umbau der deutschen Stromnetze soll die Digitalisierung der Energiebranche weiter vorangebracht werden. Ziel der Digitalisierung ist es unter anderem erneuerbare Energien je nach Bedarf zu verteilen. Die Verteilung läuft über intelligente Stromnetze, die auch Smart Grids genannt werden. Damit diese funktionieren, müssen flächendeckend intelligente Messsysteme eingesetzt werden. Diese sind wiederum über die Kommunikationsmodule Smart Meter Gateways vernetzt.
Wie Smart Meter Gateways funktionieren und welche Aufgaben sie haben, erfahren Sie in diesem Artikel.
Inhalt
Was genau ist ein Smart Meter Gateway?
Das Smart Meter Gateway (SMGW) stellt die Schlüsseltechnologie für die Digitalisierung der Energiewende dar. Das SMGW ist die zentrale Kommunikationseinheit eines intelligenten Messsystems (wie etwa einem Smart Meter). Das SMGW empfängt die Messdaten von intelligenten Zählern, speichert sie und bereitet sie zudem für die Marktakteure auf. Ein SMGW kommuniziert somit nicht nur mit Verbrauchern, sondern mit den unterschiedlichen Akteuren des Strommarkts wie dem Netzbetreiber und Stromlieferanten.
Abbildung 1: Das SMGW kommuniziert mit unterschiedlichen Komponenten und Akteuren der Energiebranche. Quelle: Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik
Das SMGW sorgt dafür, dass alle Kommunikationsverbindungen verschlüsselt sind und dass nur bekannten Teilnehmern und Geräten vertraut wird. Für die Kommunikation nutzt es dabei nicht nur ein Netz, sondern mehrere unterschiedliche Netze. Diese werden im Folgenden erläutert:
Wide Area Network (WAN)
Das Weitverkehrsnetz (auch Wide Area Network, oder kurz: WAN) verwendet das SMGW für eine Kommunikation mit den externen Marktteilnehmern sowie dem SMGW-Administrator. Im Gegensatz zu einem lokalen Netzwerk (LAN) erstreckt sich ein WAN über einen sehr großen geografischen Bereich. Ein WAN verbindet unterschiedliche Rechner oder lokale Netzwerke, wobei die Anzahl der angeschlossenen Rechner bzw. Netzwerke unbegrenzt ist.
Für die Datensicherheit baut ausschließlich das SMGW die Verbindung auf. Außerdem verbindet sich das SMGW grundsätzlich mit bereits bekannten Geräten, wodurch es einen unberechtigten Zugriff von Dritten verhindert. Eine zusätzliche Sicherheit bereitet die TLS-Verschlüsselung, die auf alle Daten angewendet wird.
Local Metrological Network (LMN)
Das Local Metrological Network (LMN) verbindet das SMGW mit den intelligenten Zählern, die für bspw. Strom, Wasser oder Wärme zuständig sind. Über diese Schnittstelle läuft die Datenkommunikation, die entweder über den drahtlosen Nahbereichsfunk (wireless Mbus) oder einen seriellen Anschluss geschieht. Das LMN wird auch das lokale metrologische Netz genannt.
Home Area Network (HAN)
Das Home Area Network (HAN) wird für intelligente Haushalte und Heimbüros eingesetzt, weswegen das Netzwerk auch Heimnetz genannt wird. Das Netzwerk ist für die zentrale Steuerung von Verbraucherdaten zuständig. Die Kommunikation findet dabei über das Ethernet oder WLAN statt. Über das Heimnetz kommuniziert das SMGW mit den steuerbaren Energieverbrauchern bzw. Speichersystemen sowie der Energiebereitstellung. Unter den Energieverbrauchern zählen bspw. intelligente Haushaltsgeräte und zu der Energiebereitstellung u. a. Photovoltaikanlagen und Blockheizkraftwerke.
Das HAN bildet die Brücke zwischen externen Marktteilnehmern (EMT) und Verbraucherinformationen. Unter EMT sind die Marktrollen und Unternehmen zu verstehen, die Verbrauchsdaten oder andere Messwerte speichern und verarbeiten. Da die Kommunikation lediglich über das Ethernet bzw. WLAN stattfindet, können Benutzer nicht von unterwegs auf das HAN zugreifen.
Smart Meter Gateway Administrator
Da ein SMGW für den Transfer von vertraulichen, personenbezogenen Daten zuständig ist, hat der Datenschutz höchste Priorität. Für die angemessene Einhaltung des Datenschutzes ist ein SMGW-Administrator zuständig. Der SMGW-Administrator ist entweder der Messstellenbetreiber oder ein Unternehmen, welches vom Messstellenbetreiber beauftragt wurde. Die Hauptaufgabe des SMGW-Administrators ist die Sicherung des technischen Betriebs des intelligenten Messsystems.
Der Administrator ist dazu verpflichtet, über ein Zertifikat des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) zu verfügen. Das Zertifikat soll sicherstellen, dass die gesetzlichen Vorgaben zur Informationssicherheit eingehalten werden. Die Zertifizierung basiert auf den Vorgaben für intelligente Messsysteme und deren sicheren Betrieb der Technischen Richtlinien TR-03109-06.
Des Weiteren sind SMGW-Administratoren für folgende Aufgaben rund um Smart Meter Gateways zuständig:
- Konfiguration,
- Inbetriebnahme,
- kontinuierliche Überwachung,
- Wartungsarbeiten
- sowie regelmäßige Aktualisierungen.
Außerdem stellt ein SMGW-Administrator die Schnittstelle für EMT bereit und verwaltet diese zudem.
Welchen Nutzen hat ein Smart Meter Gateway?
SMGWs werden für den Transport von Messwertinformationen eingesetzt. Somit bilden sie die technische Basis für den Betrieb von intelligenten Messsystemen und dem Smart Grid. Zudem ermöglichen sie die Digitalisierung der Energiewende.
Zukünftig können nicht nur Verbrauchswerte für Strom über das SMGW ausgelesen werden, sondern auch weitere Bereiche des Energieverbrauchs wie Fernwärme oder Erdgas. Dies wird auch Mehrsparten-Metering genannt, die der Wohnungswirtschaft Vorteile wie der Prozesskostensenkung für den Messstellenbetrieb und die Zählerauslesung bietet. Für Verbraucher bieten sie den Vorteil, dass sie sich die Kosten, die bei der jährlichen Stromzähler-Ablese anfallen, sparen.
Da SMGW für den Versand von Daten über aktuelle Stromverbräuche zuständig sind, ermöglichen sie den Netzbetreibern einen Überblick über Erzeugung und Lasten zu erhalten. So können sie auf die Anzahl von erneuerbaren Energien und deren Erzeugungsschwankungen reagieren, um die Netzstabilität zu gewährleisten.
Da die Datensicherheit höchste Priorität hat, werden Daten sicherheitskonform erhoben, verarbeitet und versendet. Auch die Speicherung und Löschung von den Messwerten ist sichergestellt. Dadurch stellt sich die Verbrauchstransparenz als sehr hoch dar. Verbraucher sind durch die hohe Transparenz in der Lage, die eigenen Daten über Kundenportale oder TRuDI (Transparenz- und Displaysoftware) aufzurufen.
Fazit
Das Smart Meter Gateway stellt den Dreh- und Angelpunkt des intelligenten Messsystems dar. Es versorgt Akteure, wie dem Netzbetreiber oder Verbraucher, mit den benötigten Informationen, wodurch es gleichzeitig Schaltzentrale im Zuhause und wichtige Säule des intelligenten Stromnetzes ist. Die Datenkommunikation verläuft stets sicher und bietet unberechtigten Dritten keinen Zugang auf die Daten. Der Datenschutz wird durch die Vorgaben des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) sichergestellt.
Bei Fragen zum Smart Meter Gateway können Sie gerne in Kontakt zu mir treten. Ich freue mich auf den Austausch!
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