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Smart Meter oder Stupid Meter?

Sind die vorhandenen Smart Meter wirklich intelligent?

 

Vorbemerkungen:

In den Artikeln zur Marktwirtschaft in der Stromwirtschaft wurden die Vorteile beschrieben, die sich durch einen variablen Tarif ergeben. Das sind in erster Linie Einsparungen, sinkende Preise und Erhöhung der Versorgungssicherheit.

Ein intelligenter Zähler ist Voraussetzung für die Anwendung eines variablen Tarifes. Weiterhin wird er benötigt, um Stromkunden, die gleichzeitig Verbraucher und Strom-Erzeuger sind, abrechnen zu können.

Wofür er nicht benötigt wird, ist die Kenntnis des aktuellen Verbrauches bei jedem Einzelkunden durch eine Zentrale. D.h. um die Bilanz zwischen Erzeugung und Verbrauch (mittels Steuerung oder Regelung) herzustellen, ist die Kenntnis der aktuellen Verbrauchs- und Einspeisewerte der einzelnen Stromkunden nicht erforderlich!. Das war bisher nicht notwendig und gilt auch zukünftig. (Am Ende dieses Artikels wird auf diesen Zusammenhang ausführlicher eingegangen.)

Folgende Funktionen werden von einem intelligenten Zähler erwartet:

  1. 2-Wege-Zähler, d.h. getrennter Ausweis der Energie nach Bezug und Einspeisung (in kWh). ()
  2. Vorzeichenrichtiger Nachweis der aktuellen Leistung (in kW). ()
  3. Bewertung des Verbrauches mit dem aktuellen Tarif und kumulativer Ausweis.
  4. Uneingeschränkte Bereitstellung der Daten (entspr. 1.-3.) an Berechtigte.
  5. Sicherheit gegenüber Manipulationen und Ausspionierung der Daten.
  6. Optionen: 

a. Sofern der Bilanzkreisverantwortliche zusätzlich zum aktuellen Tarif eine Prognose der Tarifentwicklung liefert, sind diese Prognosewerte dem Berechtigten (entspr. Pkt. 4) weiterzugeben.

b. Bei ausgewählten Zählern muss es möglich sein, die angeschlossenen Stromverbraucher per Signal zu- und abzuschalten. Das ist z.B. für Elektrotankstellen wichtig, bei denen man sich vor Bezug der Energie erst legitimieren muss.

Was leisten nun die auf dem Markt vorhandenen sogenannten Smart Meter?

 

Die Aufgabe 1, den vorzeichengerechten Verbrauch zu erfassen, erfüllen sie vollständig.

 

Die Aufgabe 3, die Bewertung des mengenmäßigen Verbrauches mit dem Tarif, realisieren sie nicht. Bei ihnen wird der mengenmäßige Verbrauch von einer Zentrale abgerufen und dort die Bewertung (Multiplikation mit dem aktuellen Tarif) durchgeführt. Die Smart Meter sind nicht intelligent, sondern sehr dumm, da sie noch nicht einmal die Punktrechnung beherrschen. Da bei dem Prozess der Datenübermittlung zur Zentrale erhebliche Datenmengen anfallen, kann nur ein Abfragezyklus von 15 min realisiert werden.

 

Für einen lastabhängigen Tarif ist dieses System viel zu träge. Die Smart Meter erfüllen somit die Aufgabe 2, den Ausweis der aktuellen Leistung nicht.

 

Die Information des Berechtigten über seine relevanten Daten kann nur über die Zentrale (in der Regel per Internet) erfolgen. Demzufolge erfüllen die Smart Meter die Aufgabe 4 auch nicht. Im Verbund mit dem Informationsfluss mit der Zentrale sind die Daten relativ leicht von Fremden trotz Verschlüsselung abzufangen. Man kann diese Zähler somit als „geschwätzig“ bezeichnen.

Die Aufgabe 5, die Gewährleistung der Sicherheit gegen Manipulationen, erfüllen sie ebenfalls nicht.

 

Berücksichtigt man, dass sie entsprechend einer Studie von Ernst & Young zu teuer für einen Rollout sind, ergibt sich folgende Einschätzung:

Die vorhandenen Smart Meter sind zu teuer, dumm, geschwätzig, unsicher, verfassungswidrig und damit völlig ungeeignet. Sie sind nur als Stupid Meter zu bezeichnen.

 

Mit welchem Konzept kann man nun zu einem preiswerten intelligenten Zähler gelangen, der seinen Namen verdient und deshalb auch Smart Meter genannt werden darf?

Ein solches Konzept existiert und beinhaltet folgendes:

  1. Ein zugelassener und erprobter Ein-Wege-Zähler wird als preiswerte Grundlage genutzt. Das wird der allgemein verwendete Ferraris-Zähler sein. Bei diesem Zähler wird auf der Zählerscheibe ein Strichcode aufgebracht, damit die Drehung der Scheibe berührungslos vorzeichengerecht ermittelt werden kann. Das Scannen eines Strichcodes ist eine völlig ausgereifte und billige Technik. Dadurch wird die Verwendung eines Ein-Wege-Zählers als intelligenter Zähler vorbereitet. Die Vorbereitung auf die Anwendung eines variablen Tarifes, das Rollout, kann z.B. im Rahmen der Auswechselung der Zähler nach Ablauf der Eichfrist oder bei einer Neuinstallation praktisch zum „Nulltarif“ erfolgen.Selbstverständlich kann auch ein elektronischer Zähler Grundlage sein, bei dem die Gewinnung eines digitalen Signales nicht erst vorbereitet werden muss.
  2. Spätestens zum Zeitpunkt der Einführung des variablen Tarifes wird der vorbereitete Zähler mit einer Auswerteelektronik per Steckverbindung ergänzt. Diese Ergänzung muss durch eine berechtigte Person durchgeführt werden, die durch Verplomben das unbefugte Auswechseln der Elektronik verhindert. Ein Elektrofachmann ist dazu nicht erforderlich.
  3. Die Auswerteelektronik erfüllt folgende Funktionen:
  • Empfang des aktuellen Tarifes über einen Tarifempfänger (z.B. einen Rundsteuerempfänger) mit dem u.U. auch die Prognosewerte zum Tarif empfangen werden.
  • Ermittlung der aktuellen Leistung und Bewertung des Verbrauches mit dem Tarif sowie Kumulierung der Ergebnisse.
  • Abspeicherung aller Ergebnisse und Ereignisse in einer Log-Datei mit der jeweiligen Uhrzeit/ Datum. ()
  • Um die genaue Uhrzeit anzugeben, enthält die Auswertelektronik eine Funkuhr, wie es bei den Bordcomputern der modernen Autos üblich ist. (Anmerkung: Auch bei den „Stupid Metern“ ist diese Funktion realisiert.)
  • Anzeige bestimmter Werte, insbesondere der Zählerstände (Summe des Verbrauches und der Einspeisung; mengen- und wertmäßig) .
  • Ermöglichen über eine Standardschnittstelle, das Auslesen der gespeicherten Daten (der angezeigten Zählerstände, des aktuellen Tarifes, der Prognosewerte sowie der Log-Datei). Durch die Hardware der Auswerteelektronik wird ausgeschlossen, dass über die Schnittstelle von außen Daten verfälscht werden können. Weiterhin wird der Abruf von Daten als ein Ereignis in der Log-Datei gespeichert. Dadurch kann der Berechtigte jederzeit feststellen, wann welche Daten abgerufen wurden. Ein unbefugtes Abrufen von Daten kann dadurch festgestellt werden. (Bei den „Stupid Metern“ ist dies nicht möglich.)
  • Als Schutz vor Manipulationen werden über Sensoren bestimmte Zustände ermittelt, die auf Manipulationsversuche hindeuten und als Ereignisse in der Log-Datei gespeichert werden. Solche Zustände sind z.B. eine starke Magnetfeldstärke, Lageänderung des Zählers oder Beschleunigungen (Stöße). Beim Ablesen der Zählerstände durch oder im Auftrag des Netzbetreibers werden dann diese fehlerhaften Ereignisse angezeigt, damit der Netzbetreiber geeignete Maßnahmen einleiten kann. Die „Stupid Meter“ ermöglichen auch dies nicht.

 

Die Auswerteelektronik berücksichtigt die Möglichkeiten der technischen Entwicklung. So können heutzutage große Datenmengen kostengünstig gespeichert werden und eine sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit der Prozessoren wird realisiert. Die „Stupid Meter“ scheinen dagegen nach den technischen Möglichkeiten konzipiert worden zu sein, wie sie vor 50 Jahren vorlagen. (geringe Taktfrequenz der Prozessoren, hohe Kosten für Speicher, geringe Speicherdichte, weshalb die Bewertung des Verbrauches in einem Zentralrechner notwendig war.)

 

Die Auswerteelektronik kann bei großen Stückzahlen zu minimalen Kosten hergestellt werden. Dadurch erhält man einen preiswerten intelligenten Zähler.

 

Wird das Prinzip angewendet, dass die intern verwendeten Programme ausschließlich in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) abgelegt sind, ist ein vollständiger Schutz gegen Hackerangriffe gewährleistet (wie sie in dem Buch „Blackout“ beschrieben sind).

Durch die standardisierte Schnittstelle zur Datenbereitstellung können die Zähler:

  1. In ein intelligentes Haus-Informationsnetzwerk (Smart Home) integriert werden, welches automatisch auf Tarifänderungen unter Berücksichtigung der Tarifprognose reagiert und Verbraucher, vorhandene Batteriespeicher und Heimkraftwerke zu- oder abschaltet. (Anmerkung: Als ein weiteres Argument gegen einen variablen Tarif wird häufig genannt, dass durch die Gleichzeitigkeit des automatischen Zu- oder  Abschalten von Verbrauchern oder Erzeugern bei Tarifänderungen starke Lastschwankungen entstehen, die zu einer Netzinstabilität führen. Dies kann durch Berücksichtigung einer zufälligen Verzögerungszeit zwischen Tarifänderung und dem automatischen Zu- oder Abschalten verhindert werden. [Mittels einer Random-Funktion, wie sie in jedem besseren Taschenrechner vorhanden ist.]Hier besteht Handlungsbedarf für den Gesetzgeber, dass diese zufällige Verzögerung beim automatischen Reagieren auf Tarifänderungen in einem Smart-Home-System Pflicht ist. Alternativ dazu kann natürlich die Random-Funktion auch in die Auswerteelektronik des intelligenten Zählers integriert werden, damit zwischen Empfang eines Signals zur Änderung des Tarifes und die Weitergabe an den Berechtigten zur Vermeidung von Lastspitzen eine zufällige Verzögerungszeit vergeht.)
  2. Über ein PC-Programm (eine App) rationell die Eigen- oder Fern-Ablesung des Zählerstandes für Abrechnungszwecke sicherstellen. (Die automatisch geprüften Werte können gemeinsam mit Fehlermeldungen  z.B. per E-Mail an die Netzbetreiber gesendet werden.)
  3. Bei begründetem Bedarf an ein (teures) Gateway angeschlossen werden, welches wie mit den „Stupid Meter“ geplant, die aktuellen Verbrauchswerte (verschlüsselt) an eine Zentrale sendet.

 

D.h., über die standardisierte Schnittstelle ist es möglich, dass Verbraucher ihre Werte in das Internet stellen und somit jederzeit Zugriff auf diese Werte haben. Wer das jedoch nicht will und seine Daten nicht bewusst öffentlich zugänglich macht, dessen Daten sind dagegen vollständig vor dem Ausspionieren geschützt.

 

Durch die Möglichkeit, Manipulationsversuche zu erkennen, könnte der intelligente Zähler ein Exportschlager für Länder werden, die unter dem Volkssport „Stromklau“ leiden.

 

Weshalb wird nun kein intelligenter Zähler nach dem vorliegenden Konzept produziert, welches bereits vor 3 Jahren entwickelt wurde?

 

Bilden Sie sich Ihre Meinung:

Siehe hier die Anschreiben an die Energieversorger (RWE, E.ON, EWE, Vattenfall), an das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi), die Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) und den Deutsches Insitut für Wirtschaftsforschung e.V. (DIW)..

 

Am Ende dieses Artikels noch die Erläuterungen, weshalb keine Notwendigkeit besteht, dem Bilanzkreisverantwortlichen die einzelnen aktuellen Zählerwerte zur Verfügung zu stellen. (Die Bereitstellung der kumulierten Werte im Nachhinein für eine Rechnungslegung ist damit nicht gemeint.)

 

Bei Bildern zu intelligenten Netzen (Smart Grids) wird häufig dargestellt, dass zur Einhaltung der Bilanz zwischen Erzeugung und Verbrauch die Werte der einzelnen Erzeuger und Verbraucher benötigt werden, um aus der vorzeichenrichtigen Summe der aktuellen einzelnen Verbrauchswerte die Bilanz zu bestimmen oder es sei notwendig, dass die einzelnen Erzeuger und Verbraucher miteinander kommunizieren müssen.

 

Das ist zwar möglich, aber ein aufwendiger Weg, der gleichzeitig verfassungswidrig sein könnte, weil mit ihm die Wohnungen ausspioniert werden können.

 

Viel einfacher kann diese Bilanz durch Messung der Netzspannung ermittelt werden. Ist die Spannung höher als der Sollwert, wird zu viel Strom ins Netz eingespeist. Ist sie niedriger, ist der Verbrauch zu hoch. Und die Bilanz kann an jeder beliebigen Stelle des Netzes, z.B. in einer Zentrale, an einem beliebigen Verteilerpunkt jedoch auch bei jedem einzelnen Zähler, ermittelt werden. (Anmerkung: Bei einem Wechselstromnetz mit Synchrongeneratoren lässt sich der Zustand des Netzes genauer über die Frequenz ermitteln. Die Netzspannung wird nämlich durch Spannungsabfälle aufgrund des Stromflusses im Netz gering verfälscht. Die Netzfrequenz dagegen nicht. In Wechselstromnetzen auf Basis von Wechselrichtern, wie sie bei der Erzeugung von Strom aus Wind und Sonne zur Anwendung kommen, kann die Frequenz als Indikator nicht genutzt werden. Und in Gleichstromnetzen kann die Frequenz logischerweise erst recht nichtgenutzt werden.)

 

Zur Wiederholung:

Um die Bilanz zwischen Erzeugung und Verbrauch (mittels Steuerung oder Regelung) herzustellen, ist die Kenntnis der einzelnen aktuellen Verbrauchs- und Einspeise-Werte nicht erforderlich! Das war bisher nicht notwendig und gilt auch zukünftig.

Es ist nicht abwegig zu denken, dass es Interesse an den aktuellen Einzelwerten gibt. Mit solchen Einzelwerten ließen sich Wohnungen ausspionieren. …

Und dies ist über die aktuellen Werte der „Stupid Meter“ zu ermitteln. Um an die Werte über die von einem „Stupid Meter“ ermittelten Verbrauchswerte in einer Wohnung zu gelangen gibt es folgende Möglichkeiten:

  1. „Knacken“ der Verschlüsselung der übertragenen Daten (BSI-Schutzprofil). Dass dies kein prinzipielles Problem ist, zeigt das Abhören des Handys der Kanzlerin.
  2. Installieren einer Schadsoftware (Virus), mit dem die Werte (aus dem Internet) ermittelt werden.
  3. Wie in Krimis oft dargestellt, wird es immer Möglichkeiten geben, sich Daten zu beschaffen, sei es durch Bestechung, Ausnutzung und/ oder Erpressung. Dagegen wird wohl keine noch so raffinierte Verschlüsselung helfen. Es hilft nur, dass diese Daten in keiner Zentrale vorliegen. (Anmerkung: Auch der dümmste Einbrecher wird nicht in eine Wohnung einbrechen, um an die Daten im Zähler zu gelangen, aus denen er ermitteln kann, ob sich jemand in der Wohnung aufhält.)

 

In diesem Zusammenhang steht die Frage: Wer haftet für den Schaden, der bei einem Wohnungseinbruch entsteht, welcher durch das Ausspionieren der Wohnung per „Stupid Meter“ möglich wurde? Ist das der Netzbetreiber, der das „Stupid Meter“ installiert hat? Vielleicht auch der Bund und/ oder seine beauftragten Institutionen? Hoffen wir, dass niemals eine solche Gefährdung bei Nutzung der „Stupid Meter“ geschieht…

 

Zusammenfassung:

Es ist nunmehr Aufgabe der Politik, dafür zu sorgen, dass ein geeigneter und preiswerter intelligenter Zähler als Voraussetzung für die Einführung eines variablen Tarifes (§40 EnWG) schnellstens entwickelt und produziert wird.