Smart Meter Anforderungen an sichere und intelligente Messsysteme

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1 Smart Meter Anforderungen an sichere und intelligente Messsysteme AEL Energy Days 2017 André Lange Mitteldeutsche Netzgesellschaft Strom mbh Magdeburger Straße Halle (Saale) Mitteldeutsche Netzgesellschaft Gas mbh Magdeburger Straße Halle (Saale)

2 Agenda 1. Unternehmensvorstellung 2. Was ist ein Smart Meter? 3. regulatorische und technische Rahmenbedingungen 4. Kommunikations-Infrastruktur 5. Smart Meter Gateway Administrator 6. Smart Metering PKI 7. Smart Meter Rollout aktueller Stand in der Praxis 8. Ausblick

3 MITNETZ STROM Unternehmensportrait Mitteldeutsche Netzgesellschaft Strom mbh (MITNETZ STROM) ist als regionaler Verteilnetzbetreiber in Ostdeutschland für Planung, Betrieb und Vermarktung des Stromnetzes verantwortlich setzt regulatorische Vorgaben um und gewährleistet die diskriminierungsfreie Ausübung des Stromnetzbetriebes Geschäftssitz Halle(Saale) Geschäftsführung Dr. Adolf Schweer, Technischer Geschäftsführer Ralf Hiersig, Kaufmännischer Geschäftsführer Gesellschafter Envia Mitteldeutsche Energie AG (100%) Mitarbeiter Mitarbeiter Stand: Seite 2

4 MITNETZ STROM ist Teil der enviam-gruppe Stammgesellschaft der enviam-gruppe, Koordination und Steuerung, Vertrieb von Strom-, Ökostrom und Energiedienstleistungen, Eigentümer Elektrizitätsverteilernetz Erdgasvertrieb, Erdgas, Bioerdgas, Wärme, Eigentümer Gasverteilernetz Strom, Erdgas- und Wärmeversorgung für Crimitschau, Lichtenstein und Stollberg Betrieb von Strom-, und Erdgasnetzen im Chemiepark Bitterfeld Wolfen, Solar Valley Thalheim, Industriepark Bayer Bitterfeld Verteilnetzbetreiber, Dienstleister für Stromnetze Verteilnetzbetreiber, Dienstleister für Erdgasnetze Telekommunikationsdienstleister Abrechnungs- und Kundenbetreuungsdienstleistungen für die Energiewirtschaft Abrechnungs- und Kundenbetreuungsdienstleistungen für die enviam-gruppe Strom- und Wärmeerzeugung aus Konventionellen und erneuerbaren Energien Ausbildung, Studium, Weiterbildung, Personalentwicklung Seite 5

5 MITNETZ STROM - Netzgebietskarte Kennzahlen Fläche Netzgebiet km Länge Stromleitungen km Hochspannung km Mittelspannung km Niederspannung km Versorgte Einwohner Mio. 2,32 Zählpunkte Mio. 1,6 Seite 3

6 Was ist ein Smart Meter?

7 Was ist ein Smart Meter (allgemein)? Seite 7

8 Elektrizitätszähler Entwicklungen Quelle. Zzmfokus Seite 8

9 Definition nach Messstellenbetriebsgesetz moderne Messeinrichtung ( elektronischer Zähler ) Anzeige tatsächlicher Elektrizitätsverbrauch Anzeige tatsächliche Nutzungszeit über ein Smart-Meter-Gateway sicher in ein Kommunikationsnetz einbindbar Historische Energieverbrauchswerte für die letzten 24 Monate Smart Meter Gateway ( Kommunikationseinheit ) die ein oder mehrere moderne Messeinrichtungen und weitere technische Einrichtungen wie insbesondere Erzeugungsanlagen [ ] zur Gewährleistung des Datenschutzes, der Datensicherheit und Interoperabilität Einhaltung Schutzprofile und Technischen Richtlinien intelligentes Messsystem eine über ein Smart-Meter-Gateway in ein Kommunikationsnetz eingebundene moderne Messeinrichtung zur Erfassung elektrischer Energie [ ]

10 Ziele für den Einsatz intelligenter Messsysteme (nach BSI und BMWi) Datenschutz personenbezogener Daten Erhöhung der Transparenz über den Energieverbrauch (EnWG 40) sichere Steuerung von dezentralen Einspeisern und Verbrauchern zusätzliche Erfassung von Netzzuständen

11 Wer bekommt welche Technik? Smart Meter Gateway moderne Messeinrichtung ( elektronischer Zähler ) Jede Verbrauch- / Einspeisemessstelle Intelligentes Messsystem > kwh/a EEG/KWKG-Anlagen > 7kW (Einspeiseleistung)

12 regulatorische und technische Rahmenbedingungen

13 Rechtliche Grundlagen für Messsysteme EU Binnenmarktrichtlinie 2009/72/EG EU Energieeffizienzrichtlinie 2012/27/EU

14 Rechtliche Grundlagen für Messsysteme EnWG 21d (1) - Definition des Messsystems 21c - Einbaupflicht 40 (5) - lastvariable und tageszeitabhängige Tarife StromNZV wirtschaftliche Vertretbarkeit ARegV Kosten-Nutzen-Analyse Eckpunktepapier Kommunikation Gesetz über den Messstellenbetrieb und die Datenkommunikation in intelligenten Energienetzen (Messstellenbetriebsgesetz - MsbG) techn. Mindestanforderungen Admin Zertifizierung (ISO und CC)

15 Technische Grundlagen Verbände aus: Energie Telekommunikation Informationstechnik Wohnungswirtschaft Verbraucherschutz Common Criteria PP Gateway PP Security Module TR TR TR technische Umsetzung (Lastenhefte / Best Practice)

16 Schutzprofile für das SMGW

17 BSI TR Sicherheitstechniken Kommunikationsabläufe Protokoll-Stacks Web-Service Spezifikation Kryptographie-Algorithmen Smart Metering PKI Berechtigungen am SMGW Betriebsprozesse Tarifierung PTB-Zeitsynchronisation Aufgaben/ISMS SMGW-Admin

18 Kommunikationsinfrastruktur für intelligente Messsysteme

19 Die 3 Netzwerke am Smart Meter Gateway Quelle: BSI

20 Local Metrological Network c Quelle: BSI

21 Local Metrological Network Smart Meter Gateway RS-485-Bus wireless Meter-Bus (ISM, 868 MHz)

22 Protokollstack für die Kommunikation im LMN Quelle: BSI TR ,

23 Home Area Network c c Quelle: BSI

24 Home Area Network Service-Techniker Letztverbraucher Controllable Local System Steuerbox SOCKSv5 Proxy für TLS Smart Meter Gateway

25 Wide Area Network Smart Metering PKI Root CA Sub CAs c c Quelle: BSI TR ,

26 Wide Area Network Vertriebe Admin ÜNB Netzsteuerung VNB CLS-Dienstleister MSB CLS (Steuerung) Steuerung (Proxy) Smart Meter Gateway Messwerterfassung LMN (Zähler)

27 Protokollstack für die Kommunikation im WAN Quelle: BSI TR ,

28 Smart Meter Gateway Administration

29 Smart Meter Gateway Administration Installation, Inbetriebnahme, Konfiguration, Administration, Überwachung und Wartung des Smart Meter Gateway und der informationstechnischen Anbindung von Messeinrichtungen Der SMGA ist verpflichtet, ein Information Security Management System (ISMS) einzurichten, zu betreiben und zu dokumentieren. > Zertifizierung / Audit nach ISO/IEC BSI TR Was ist ISMS? (Auszug aus ISO/IEC 27001) Das [ISMS] wahrt die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit [und Authentizität] von Information unter Anwendung eines Risikomanagementprozesses Es ist wichtig, dass das [ISMS] als Teil der Abläufe der Organisation in deren übergreifende Steuerungsstruktur integriert ist und die Informationssicherheit bereits bei der Konzeption von Prozessen, Informationssystemen und Maßnahmen berücksichtigt wird.

30

31 Smart Metering Public Key Infrastruktur

32 Datensicherheit Zertifikat Quelle: BSI

33 Public Key Infrastruktur Struktur zur Beglaubigung, Erstellung und Verteilung von digitalen Sicherheits-Zertifikaten und Sperrlisten Authentisieren und Validierung der Kommunikationspartner Datenübertragung über integritätsgesicherten und verschlüsselten Kanal (TLS) Root Certificate Authority (Root CA) ist der Vertrauensanker > Stellt Zertifikate für die Sub-CAs aus Sub Certificate Authority (Sub CA) > stellt Zertifikate für den Endnutzer aus > Autorisiert von der Root CA

34 Public Key Infrastruktur Quelle: BSI

35 Zertifikate am Smart Meter Gateway Quelle: BSI

36 Zertifikatstypen und Nutzung SMGW verschlüsselte Messwerte Signatur... verschlüsselte Messwerte Signatur TLS EMT SMGA Seite 36

37 (gesetzlicher) Smart Meter Rollout

38 Labor- und Feldtest

39 Der Rollout ist nur mit zertifizierten und geeichten Smart Meter Gateways möglich. 30 MsbG Die Ausstattung von Messstellen mit einem intelligenten Messsystem [ ] ist technisch möglich, wenn mindestens drei voneinander unabhängige Unternehmen intelligente Messsysteme am Markt anbieten, die [ ] das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik [ ] feststellt. ellschaft/smartmeter/smartmetergateway/zertifi kate24msbg/zertifikate24msbg_node.html

40 PreisOberGrenzen nach MsbG

41 Ausblick

42 Vergleich alte Welt und neue Welt RLM Kommunikation im Energiemarkt Lieferant A MSB / MDL VNB Lieferant B VNB Messsystem Lieferant VNB MSB / MDL SMGA Kommunikation im Energiemarkt Seite 42

43 Sternstruktur nach BSI TR SM-PKI Root CA VNB Sub CA Lieferant MSB MDL Zertifikatsverwaltung Kommunikation mit Admin Kommunikation mit SMGW Admin Dienstleister (CLS) Netzsteuerung (CLS) CLS (Steuerung) Gateway LMN (Zähler)

44 Ausblick Anpassungen der Marktkommunikation, Weiterentwicklung der technischen Regelungen > Verbandsarbeit (BDEW, VDE, DVGW) weitere Einsatzgebiete für Smart Meter Gateway > Netzzustände im Niederspannungsnetz (Smart Gird) > Multisparten (+ Gas, Wärme, Wasser, ) > Assisted Living > Mehrwertdienste, Kopplung mit Smart Home > Energiemanagement

45 Forschungsprojekte mit Hochschulen beim Rollout von intelligenten Messsystemen Entwicklung eines Testsystems für moderne Messeinrichtungen, Gateways, SMGA-Tools ganzheitliches Qualitätssicherungskonzept für intelligente Messeinrichtungen Bewertung der Zuverlässigkeit von Bauelementen von intelligenten Messsystemen

46 André Lange, M.Eng. Referent Systemtechnik Koordination/Strategie Zählerwesen Zählerwesen Mitteldeutsche Netzgesellschaft Strom mbh Industriestraße Kabelsketal Mitteldeutsche Netzgesellschaft Strom mbh Magdeburger Straße Halle (Saale) Mitteldeutsche Netzgesellschaft Gas mbh Magdeburger Straße Halle (Saale)