Von: Stephanie Gust
Zwei Balken auf dem Smartphone leuchten auf, manchmal auch nur einer. Für Monteure entscheidet sich hier oft, ob ein intelligentes Messsystem eingebaut wird oder nicht. Doch das Signal trügt: Was oberflächlich als ausreichend erscheint, reicht häufig nicht aus, um eine stabile Datenübertragung sicherzustellen. Zählerplätze in deutschen Kellern werden so zur Sackgasse für die digitale Energiewelt.
“Wir haben die Konnektivität von Anfang an als zentrale Herausforderung erkannt”, sagt Michal Sobotka, Geschäftsführer von Gwadriga. Der Full-Service-Anbieter aus Berlin hat nach eigenen Angaben inzwischen 200.000 Gateways installiert. Und erlebt dabei täglich, wie fehlende Verbindungen Prozesse ausbremsen. Die Datenleitungen in den Keller reichen nicht. “Selbst wenn ein Gateway korrekt verbaut ist, hilft das wenig, wenn keine stabile Verbindung zum Backend besteht.”
Steuerboxen brauchen funktionierende Kommunikationsinfrastruktur
Besonders deutlich wird das Problem, wenn Steuerboxen hinzukommen. Mit dem Projekt CLS ON begleitet Gwadriga den Markthochlauf in Pilotregionen und hat bereits erste Steuerbefehle erfolgreich getestet. “Die Anforderungen an die Kommunikationsverbindung steigen dadurch massiv. Beim Steuern geht es nicht um Tageswerte, sondern um Echtzeitreaktionen”, so Sobotka. Zu den Kunden von Gwadriga zählen unter anderem die drei Gesellschafter EWE, Rheinenergie und Westfalen Weser Netz sowie über 20 weitere Messstellenbetreiber. Auch die N-Ergie setzt auf die Unterstützung des Dienstleisters. Die Nürnberger haben bereits frühzeitig eine eigene Strategie zur Verbesserung der Konnektivität entwickelt.
Mobilfunk: 50 Prozent reichen nicht
“Wir liegen mit Multi-Roaming-SIMs im Schnitt bei 50 bis 60 Prozent Erfolgsquote”, erklärt Andreas Fabri, Projektleiter bei der N-Ergie. Besonders problematisch: Die Schwäche des Signals zeigt sich oft erst nach der Inbetriebnahme. Kellerlagen, dicke Mauern oder ungünstige Antennenführungen machen aus vermeintlich erfolgreichen Installationen später Störfälle. “Auch mit starker Antenne bekommt man in einem Funkloch eben kein Signal.”
Powerline als Netzstrategie
Die N-Ergie reagiert darauf mit einem eigenen Breitband-Powerline-Rollout (BPL). In Zusammenarbeit mit der PPC-Tochter Coms4Grid entsteht derzeit eine flächendeckende Infrastruktur in der Stadt Nürnberg und Westmittelfranken. “Mit BPL erreichen wir aktuell rund 94 Prozent Erfolgsquote bei der Anbindung von Gateways und Steuerboxen”, so Fabri. Der Vorteil: Die Kommunikation läuft über das Stromnetz direkt ins Gateway, unabhängig von der Mobilfunkabdeckung.
“Wir gehen Schritt für Schritt vor, Ort für Ort, priorisieren dabei Regionen mit hoher PV-Einspeisung oder vielen Pflichteinbaufällen.” Die Perspektive ist langfristig: Bis in wenigen Jahren soll das komplette 8.400 Quadratkilometer große Netzgebiet mit BPL erschlossen sein.
Allerdings wünscht sich Fabri mehr regulatorischen Spielraum: “Die Entscheidung, welche Kommunikationsinfrastruktur eingesetzt wird, sollte stärker beim Verteilnetzbetreiber liegen.“ Ein geographisch ausgerichteter BPL-Rollout sei effizienter, lasse sich aber nicht immer mit den gesetzlichen Fristen aus § 45 MsbG vereinbaren. Für den Steuerungsrollout sei eine stabile und dauerhaft verfügbare WAN-Kommunikation entscheidend. "Beim Steuern brauchen wir eine durchgängige, stabile Verbindung bis in den Zählerschrank – und das rund um die Uhr“, sagt Fabri. LTE und LTE450 reichten dafür nach bisherigen Erfahrungen nicht aus. "Bei reiner Messwertübertragung lassen sich Unterbrechungen verschmerzen, beim Steuern jedoch nicht.“
Funkmessung statt Funkvertrauen
Die ENQT GmbH hingegen setzt auf Mobilfunk: Das Hamburger Unternehmen entwickelt mobile Messtechnik, mit der die Empfangssituation direkt vor Ort überprüft werden kann. “Viele Monteure verlassen sich auf die Anzeige ihres Handys. Aber zwei Balken bedeuten nicht automatisch eine stabile Mobilfunkverbindung – das rächt sich später oftmals”, sagt Christopher Niemöller, Geschäftsführer von ENQT.
Das Unternehmen hat für seine tragbaren Messgeräte ein Ampelsystem entwickelt: grün für eine stabile Verbindung, orange für eine bessere Antenne, rot für einen untauglichen Standort. Somit erhalten Monteure eine Empfehlung für die optimale Antenne. In einem Projekt mit Metrify, dem wettbewerblichen Messstellenbetreiber von Enpal, konnte die Installationsquote von 60 auf 93 Prozent gesteigert werden. “Das spart nicht nur Aufwand, sondern auch viel Geld – allein durch den Wegfall von Zweitanfahrten.”
Ergänzend bietet die ENQT Abdeckungskarten für den Mobilfunk. Mithilfe eines mobilen Messgeräts, das zum Beispiel in Müllfahrzeugen mitfährt, kann die Empfangsqualität im Netzgebiet kontinuierlich erfasst werden. Die dabei gewonnenen Daten werden zu detaillierten Karten verarbeitet, die zeigen, wo Funklöcher zu erwarten sind – und wo bereits im Vorfeld stärkere Antennen eingeplant werden sollten. So lässt sich die Qualität der Mobilfunkverbindung nicht nur punktuell, sondern flächendeckend bewerten und verbessern.“
Monitoring statt Blackbox
Spine setzt an, wo die Installation endet: beim Monitoring. Das junge Softwareunternehmen aus München hat sich auf die kontinuierliche Überwachung intelligenter Messsysteme spezialisiert. “Viele Geräte sind korrekt eingebaut, aber dann läuft die Verbindung wieder ins Leere”, sagt Martin Stötzel, verantwortlich für die Produktstrategie bei Spine. “Wir sehen oft, dass Verfügbarkeiten nicht dauerhaft gegeben sind – das kann an Mobilfunk- oder Netzwerkproblemen, Firmware- oder Hardware-Problemen, am Zertifikate-Handling oder an anderen Gründen liegen”, so Stötzel.
Die Plattform von Spine überwacht in Echtzeit, ob ein Gateway verfügbar ist, ob es regelmäßig Daten sendet und ob sich Störungen häufen. Ziel ist es, Konnektivitätsprobleme nicht erst nach Wochen oder Monaten zu erkennen, sondern sofort. “Verfügbarkeit ist keine Momentaufnahme, sondern ein notwendiger Dauerzustand.”
Dazu werden alle Kommunikationsereignisse laufend ausgewertet – etwa die Anzahl erfolgreicher Verbindungen, Zeitabstände zwischen einzelnen Datenpaketen oder Abweichungen vom erwarteten Kommunikationsverhalten. Stadtwerke und Messstellenbetreiber können so frühzeitig erkennen, wenn sich Verbindungsprobleme abzeichnen, und gezielt eingreifen. In einem Pilotprojekt mit mehreren Stadtwerken wurde die Lösung bereits erfolgreich getestet. Mittlerweile nutzen bereits mehrere Messstellenbetreiber das Netzwerkmanagementsystem im Wirkbetrieb. “Wir wollen Verfügbarkeiten nicht nur dokumentieren, sondern sie verstehbar und steuerbar machen”, sagt Ron Melz, Mitgründer von Spine. Das Ziel sei es, Stadtwerken ein Werkzeug an die Hand zu geben, um aus einem reaktiven Prozess ein steuerbares System zu entwickeln.
Smart-Meter-Gateway-Hersteller PPC bietet ein solches Netzwerkmanagement für alle WAN-Optionen und die Montageprozesse nach eigenen Angaben schon seit mehreren Jahren an. Seine Messstellenbetriebs-Kunden überwachen damit inzwischen über 1,2 Millionen Smart-Meter-Gateways mit BPL, LTE und LTE450 Anbindung. Zusätzlich können Monteure per App direkt auf das NMS während der Montage zugreifen und die WAN-Verbindung prüfen. Das System sorge so für ein sicheres Störungsmanagement sowie zuverlässige Netzüberwachung und -Verwaltung in Echtzeit. Die Kommunikation erfolgt nach DIN VDE V 0418-63-12 und kann so nach diesem Standard laut PPC für alle Smart-Meter-Gateways genutzt werden.
"Die kontinuierliche Überwachung der WAN-Anbindung im Betrieb der Smart-Meter-Gateways ist ein Must-Have, um sowohl die Montage zu vereinfachen als auch Ursachen für betriebliche Störung im WAN zu ermitteln", bündelt PPC-Chef Ingo Schönberg seine Erfahrungen aus den vergangenen Jahren. Echte Signalstärke der lokalen LTE-Provider und fortlaufendes Monitoring der Signalstärke direkt gemessen vom Gateway und nicht von Testgeräten sorgen ihm zufolge für echte Vorteile bei Montage und Betrieb der Geräte.
450connect: Ausbau läuft auf Hochtouren
Eine spezielle Art des Mobilfunks bietet außerdem die 450-MHz Funkfrequenz. Wo öffentliche Mobilfunknetze an ihre Grenzen stoßen, biete das 450-MHz-Netz entscheidende Vorteile – etwa durch bessere Gebäudedurchdringung, Priorisierungsmechanismen für Steuerbefehle und Rückmeldesignale sowie durch Schwarzfallrobustheit. Nach Angaben des Betreibers 450connect ist inzwischen ein bundesweiter Versorgungsgrad von 75 Prozent erreicht. In den vergangenen sechs Monaten habe sich der Ausbau verdoppelt – das Ziel, bis Ende 2025 flächendeckend verfügbar zu sein, sei erreichbar. "Das zeigt, wie zügig der Ausbau vorangeht. Da wir flächendeckend ausbauen, sind die ländlichen Regionen und kritische Infrastrukturen wie Stromnetze ebenso versorgt wie Ballungsräume oder weitere kritische Infrastrukturen", sagt Frederik Giessing, Mitglied der Geschäftsleitung von 450connect.
Die 450-MHz-Infrastruktur ist ihm zufolge eine wichtige Ergänzung für den Smart-Meter- und Steuerungsrollout: “Eine wesentliche Voraussetzung zur Umsetzung von §14a EnWG ist die zuverlässige Anbindung intelligenter Messsysteme”, so Giessing. "Da nicht absehbar ist, welche Anwendungsfälle zukünftig eine Schwarzfallrobustheit erfordern, investieren unsere Kunden mit der Nutzung des 450-MHz-Funknetzes ist eine zukunftssichere Lösung und vermeiden damit einen möglichen künftigen Austausch des Smart Meter Gateways."
Bereits heute seien über 10.000 Smart Meter Gateways über das 450-MHz-Band im Wirkbetrieb, mehr als 5.000 digitale Ortsnetzstationen angebunden und erste Steuerboxen in Pilotprojekten im Einsatz. Netzbetreiber, die frühzeitig einsteigen, könnten damit nicht nur neue Messstellen erschließen, sondern auch langfristig eine kosteneffiziente und zukunftssichere Lösung etablieren.
Drei Wege ins Backend: Wie Gateways kommunizieren
Die Anbindung intelligenter Messsysteme erfolgt über verschiedene Kommunikationswege. Am weitesten verbreitet ist Mobilfunk, oft mit Multi-Roaming-SIM-Karten. Zwar kurzfristig verfügbar, zeigt er sich jedoch störanfällig – besonders in Kellerlagen.
Zum Mobilfunk zählt auch die 450-MHz-Funkfrequenz. Das ist ein spezialisierter Mobilfunkbereich, der in Deutschland für kritische Infrastrukturen (KRITIS) wie Energie-, Wasser- und Verkehrsversorgung vorgesehen ist. Der Netzbetrieb liegt bei 450connect, einem Konsortium, das insbesondere Verteilnetzbetreiber adressiert.
Eine Alternative ist Breitband-Powerline (BPL): Hier läuft die Kommunikation über das Stromnetz, was stabile Verbindungen bis zum Gateway ermöglicht – allerdings ist der Infrastrukturaufbau aufwendig und zumeist teuer.
Eine dritte Möglichkeit bietet LAN – etwa über einen vorhandenen Internetanschluss. Diese Variante ist technisch zuverlässig, aber im Massenrollout kaum standardisierbar und datenschutzrechtlich sensibel.
