Smarte Technologien. Vom intelligenten Stromnetz zur Heimvernetzung

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1 Smarte Technologien Vom intelligenten Stromnetz zur Heimvernetzung

2 Über den VDE und das VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut Der Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik e.v. (VDE) ist mit Mitgliedern (davon Unternehmen, Studierende, Young Professionals) einer der großen technisch-wissenschaftlichen Verbände Europas. Er vereinigt Wissenschaft, Normungsarbeit und Prüfung und Zertifizierung unter einem Dach. Die vom VDE getragene VDE Prüfund Zertifizierungsinstitut GmbH ist eine national und international akkreditierte Institution auf dem Gebiet der Prüfung und Zertifizierung elektrotechnischer Geräte, Komponenten und Systeme sowie der Begutachtung von Managementsystemen. Geprüft werden Elektroprodukte auf Sicherheit, Gebrauchstauglichkeit und weitere Produkteigenschaften. Seit 1920 steht das VDE-Zeichen für Sicherheit und Qualität in der Elektround Informationstechnik. Kooperationsvereinbarungen in mehr als 50 Ländern stellen sicher, dass die vom VDE durchgeführten Inspektionen international anerkannt werden. Die Zertifikate und Zeichen des VDE werden von Hersteller und Handel als Zugang zu den Weltmärkten verstanden.

3 1 Smart Grid im VDE Bündelung der Kompetenzen: Wissen Normung Prüfung Prüfleistungen für Konformität, Sicherheit und Interoperabilität 04 2 Smart Metering Den Energieverbrauch transparent machen Konformitätsprüfungen für die Zulassungen von Elektrizitätszählern 06 3 Energiemanagement in Gebäuden Ressourcenschonung und Wirtschaftlichkeit im Vordergrund Elektromobilität als Baustein für Energiespeicherung 08 4 Smart Home Automation und Komfort durch Vernetzung Interoperabilität Informationssicherheit Funktionale Sicherheit Datenschutz 10

4 Smart Grid im VDE 1 Bündelung der Kompetenzen: Wissen Normung Prüfung Das intelligente Stromnetz (Smart Grid) umfasst die Vernetzung und Steuerung von Erzeugern, Speichern, Verbrauchern und Netzbetriebsmitteln in Energieübertragungs- und Energieverteilungsnetzen. Eine entscheidende Rolle kommt hierbei der Informations- und Kommunikationstechnik zu, da sie die Grundlage für die intelligente Verknüpfung des Gesamtsystems von den Energieerzeugungsanlagen bis hin zum Verbraucher bildet. Der VDE nimmt eine aktive Rolle bei der Gestaltung der Energienetze der Zukunft ein. Durch die Bündelung seiner Kompetenzen aus Fachgesellschaften, Normung (DKE) und Prüfinstitut ist der VDE der fachkundige Dialogpartner für Politik, Energiewirtschaft, Industrie und Verbraucher. Prüfleistungen für Konformität, Sicherheit und Interoperabilität Im Besonderen bietet das VDE-Institut die Prüfung und Zertifizierung der verschiedenen Komponenten des Smart Grids an. Anlagenbetreiber, Hersteller und Service Provider können ihre Systeme und Produkte auf die Einhaltung von Normen und Regeln nach aktuell technischem Stand hin überprüfen lassen.

5 Smart Grid im VDE Dies umfasst zum einen die Erzeugungseinheiten im Bereich der erneuerbaren Energien wie z. B. Photovoltaik- und Windkraftanlagen, aber auch deren Anbindung an das Netz (Grid interconnection). Die Betreiber müssen sicherstellen, dass ihre Anlagen die gesetzlichen Regelungen und Sicherheitsanforderungen bei der Einspeisung in das lokale Netz einhalten. Anforderungen, die an die Informationsund Kommunikationsnetze gestellt werden, insbesondere im Hinblick auf Interoperabilität, Informationssicherheit und Datenschutz, ist ein Schwerpunkt der Dienstleistungen des VDE-Instituts. Das Smart Grid schließt auch die Haushalte ein, die sowohl als Konsumenten wie auch als Produzenten auftreten. Standardisierte Schnittstellen und Interoperabilität sind Grundlage für den fehlerfreien und sicheren Datenaustausch. Die Überprüfung der 5

6 2 Smart Metering Den Energieverbrauch transparent machen Die Energieverbrauchserfassung in privaten Haushalten steht immer stärker im Fokus des Interesses von Politik und Wirtschaft. Ziel ist es, den Energieverbrauch zu steuern, Energieeinsparungen anzuregen und hierfür innovative Technologien zu fördern. Das EnWG beinhaltet allgemeine technologische und funktionale Anforderungen an intelligente Messsysteme in Deutschland. Gemäß 21d EnWG ist ein Messsystem als Messeinrichtung zur Erfassung elektrischer Energie zu verstehen, welches in ein Kommunikationsnetz eingebunden ist, das den tatsächlichen Energieverbrauch und die tatsächliche Nutzungszeit widerspiegelt. In 21e EnWG wird diese Definition dahingehend spezifiziert und ergänzt, dass nur Systeme eingesetzt werden dürfen, bei denen im Rahmen eines Zertifizierungsverfahrens festgestellt wurde, dass sie die Anforderungen des BSI Schutzprofils für Datensicherheit erfüllen. Im Bereich Smart Metering ist das VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut ein kompetenter Partner für Verbraucher, Hersteller und Energieversorger. Ein wichtiger Schritt ist die Implementierung der Staatlich anerkannten Prüfstelle für Messgeräte für Elektrizität EF 9 im VDE-Institut, die von der Hessischen Eichdirektion offiziell bestätigt wurde. Außerdem ist das VDE-Institut als Benannte Stelle nach der Messgeräterichtlinie qualifiziert (EU Notified Body Nr. 0366).

7 Smart Metering Konformitätsprüfungen für die Zulassung von Elektrizitätszählern Die Dienstleistungen im Einzelnen: Metrologische Prüfungen Konformitätsbewertung nach der Messgeräterichtlinie (MID) Ersteichungen, Nacheichungen, Annahmeprüfungen für die Zulassung nach MessEG Prüfung der elektrischen Sicherheit inkl. der verbauten Komponenten und Schaltungsanalyse mit Fehlersimulation bei gestörtem Betrieb Prüfung der Elektromagnetischen Verträglichkeit nach FNN-Leitfaden zur Bewertung der Zuverlässigkeit und Messbeständigkeit Belastungstests unter verschiedenen Umweltbedingungen (mechanisch und klimatisch) Lebensdauerprüfungen Bewertung der Software nach Aspekten der Informationssicherheit und Datenschutz (BSI) Interoperabilitätstests zur Überprüfung der Kommunikationsschnittstellen, u. a. nach FNN-Lastenheft Begutachtung und Zertifizierung von Managementsystemen nach ISO

8 Energie- management in Gebäuden 3 Ressourcenschonung und Wirtschaftlichkeit im Vordergrund Rollläden, Fenster und die Heizung in den einzelnen Räumen. Ziel eines intelligenten Energiemanagements ist es, den Verbrauch an Energie im Einklang mit der zur Verfügung stehenden Erzeugungs- und -speicherkapazitäten zu steuern. Durch die kommunikative Vernetzung der Systeme und Geräte in Gebäuden lassen sich Synergien schaffen und wirtschaftliche Vorteile erzielen. Ein Anwendungsbereich ist beispielsweise die energiesparende Steuerung der Heizung. Die Temperatur wird personen- und raumspezifisch geregelt. Dabei geht die Wettervorhersage ebenso ein wie Sonnenstände, Temperatur und Wind in die Steuerung der Standardisierte Kommunikationsschnittstellen und Interoperabilität bilden die Grundlage für die Einbindung der Geräte in das Energiemanagement. Schon während der Entwicklungsphase können Hersteller ihre Produkte vom VDE-Institut auf Konformität überprüfen lassen. Steigende Energiekosten und gleichzeitig sinkende Einspeisevergütungen sind die Treiber für die Anstrengungen, die Eigenverbrauchsquote zu erhöhen. Große Fortschritte wurden in den vergangenen Jahren bei stationären Energiespeichern z. B. auf Basis von Li-Ionen-Batterien, erzielt.

9 Elektromobilität als Baustein für Energiespeicherung Die Elektromobilität kann einen wesentlichen Beitrag zur Realisierung des Energiemanagements beitragen. Elektrofahrzeuge treten nicht nur als Verbraucher, sondern temporär auch als Energiespeicher auf. In Privathaushalten, die über eigene Stromerzeugungsanlagen (z. B. PV-Anlage) verfügen, den daraus erzeugten Strom aber nicht immer unmittelbar verbrauchen, können Batteriespeicher als Puffer dienen. Voraussetzung hierfür ist eine u. a. eine ausreichend ausgelegte Ladeinfrastruktur und ihre intelligente Einbindung in das Stromversorgungsnetz. Beispiele für Prüfdienstleistungen des VDE-Instituts: Prüfungen auf Interoperabilität und Informationssicherheit auf den Kommunikationsstrecken Funktionale Sicherheit von Produkten und Systemen für das Energiemanagement Sicherheitsprüfungen von stationären Energiespeichersystemen (Gesamtsystem, Komponenten, Batterien, Zellen) Performanceprüfungen (Laden/ Entladen) unter verschiedenen klimatischen Bedingungen Prüfung der Infrastruktur auf Sicherheit und EMV für bidirektionale Energieflüsse von und zu Elektrofahrzeugen (Wallbox, Ladesäulen, usw.) Konformitätsprüfungen schon während des Entwicklungsprozesses Energiemanagement in Gebäuden 9

10 Smart Home 4 Automation und Komfort durch Vernetzung Die fortschreitende Entwicklung der digitalen Welt hat die Eigenheime erreicht. Künftig werden immer mehr Geräte über die grundsätzliche Fähigkeit verfügen, miteinander zu kommunizieren. Damit wird der Grad der Vernetzung eine neue Stufe erreichen. Für den Nutzer bedeutet die intelligente Heimvernetzung die Erschließung neuer Dienstleistungen, die Steigerung seines persönlichen Komforts, die Erhöhung der Wohnsicherheit, neue Möglichkeiten Energie und Energiekosten einzusparen und im Alter länger ein selbstbestimmtes Leben zu führen. Interoperabilität Informationssicherheit Funktionale Sicherheit Datenschutz Die Smart Home Testplattform ist das Labor des VDE-Instituts für die intelligente Heimvernetzung, wo alle derzeit am Markt eingesetzten Smart Home Technologien der verschiedenen Branchen (Multimedia, Haushaltsgeräte, Gebäudeautomation, Heizung etc.) evaluiert, geprüft und zertifiziert werden können. In enger Abstimmung mit den Kunden werden Prüfleitfäden definiert, die als Grundlage für Technische Richtlinien und eine Standardisierung der Prüfverfahren dienen sollen.

11 Auf Basis der Prüfleitfäden werden Testverfahren zur Prüfung der Interoperabilität und der IT - Sicherheit der Systeme, Komponenten und Geräte für alle Bereiche der Smart Home Anwendungen entwickelt. Schwerpunkte der Dienstleistung für Smart Home Anwendungen Prüfung der Interoperabilität und Konformität auf Basis von Use Cases um Geräte in unterschiedlichen Systemen miteinander verbinden zu können Prüfung der Informationssicherheit zum Schutz der Vertraulichkeit, der Verfügbarkeit und der Integrität aller Informationen im Gesamtsystem Bereitstellung von Prüfmethoden zum Schutz vor unbefugtem Eindringen und der ungewollten Steuerungsmöglichkeit im Haus Überprüfung der funktionalen Gesamtsystemsicherheit der verbundenen Smart Home Systeme auf der Systemebene Ein besonderer Vorteil ist, dass Hersteller bereits während der Entwicklungsphase auf das Wissen und die Erfahrung der VDE Experten zurückzugreifen können. Neben den softwaretechnischen Prüfungen können die Geräte und Systeme auch auf die Einhaltung der produktspezifischen Anforderungen hinsichtlich der Sicherheit und EMV geprüft und zertifiziert werden. 11 Smart Home

12 Profitieren Sie von Innovation, Kompetenz, Erfahrung und Servicebereitschaft Wir begleiten Sie durch Prüf- und Testverfahren auf Basis von Prüfleitfäden, Standards und Normen auf dem Weg zur Erschließung von innovativen Smarten Technologien und deren Anwendungen. Ansprechpartner: Dr. Siegfried Pongratz Tel siegfried.pongratz@vde.com Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbH Merianstrasse Offenbach/Main, Germany VDE IS Stefan Mümpfer grafic works FFM Bilder Siemens, VDE-Archiv, H. Wolfraum