Messsysteme 2020 Anforderungen an die Zählerplätze. Johannes Hauck

Transkript

1 Messsysteme 2020 Anforderungen an die Zählerplätze Johannes Hauck

2 Agenda - Rahmenbedingungen - Projekt Messsystem 2020 im FNN - Anforderungen - Lastenhefte - Aufwand und Nutzen - Anforderungen an den Zählerplatz - Lösungen für Neuanlagen - Lösungen für bestehende Anlagen - Zusammenfassung

3 Rahmenbedingungen

4 Smart Metering in Deutschland voll modulares und hersteller-un-abhängiges Konzept Ziel Hardware Rolle Netzbetreiber (DSO) Messstellenbetreibebetreiber Messstellen- Messsystem Zählerschrank Zähler Kommunikation Module Strom Gas Wasser Gateway Netzbetreiber, Energie Vertrieb, Kunde, Elektrofachhandwerk standardisiert und untereinander austauschbar Schalter / Steckdosen Hausautomation KNX Neue Services 4

5 Ergebnis der Kosten Nutzenanalyse und resultierendes Marktvolumen Anwendungen im aktuellen EnWG Empfohlenes Szenario Ernst & Young - Energieverbrauch > 6000 KWh : Einbau Messsystem (IZ und Smart Meter Gateway). - Consumption < 6000 KWh : Mandatory Intelligent Meter (IZ) in the periodic replacement (IZ prepared for the integration of the SMG) - Neue Anlagen : Einbau Messsystem (IZ und Smart Meter Gateway). - EEG Anwendungen > 7 KW : Einbau Messsystem (IZ, Smart Meter Gateway und CLS Funktionen). - EEG applications < 0,25 KW : Mandatory Intelligent Meter (IZ) in the periodic replacement (IZ prepared for the integration of the SMG) - Steuerbare Verbrauchseinrichtungen 14a (z. B. E- Mobilitiy, Speichersystem) : Einbau Messsystem (IZ, Smart Meter Gateway und CLS Funktionen). - Energieverbrauch > 6000 KWh : Einbau Messsystem (IZ und Smart Meter Gateway). - Energieverbrauch < 6000 KWh : Einbau Intelligenter Zähler (IZ) im Turnustausch (IZ ist vorbereitet für die Integration des SMG) - Neue Anlagen : Einbau Messsystem (IZ und Smart Meter Gateway). - EEG Anwendungen > 0,25 KW : Einbau Messsystem (IZ, Smart Meter Gateway und CLS Funktionen). - EEG Anwendungen > 0,25 KW : Einbau Intelligenter Zähler IZ. (IZ ist vorbereitet für die Integration des SMG) - Steuerbare Verbrauchseinrichtungen 14a (z. B. E- Mobilitiy, Speichersystem) : Einbau Messsystem (IZ, Smart Meter Gateway und CLS Funktionen). Messsystem (IZ + SMG) pro Jahr: 0,85 Mio. Intelligenter Zähler (IZ) pro Jahr: Smart Meter Gateway pro Jahr: 3,12 Mio. 1 Mio Title of presentation 5

6 Durch die Gesetzgebung und die Arbeit im FNN hat sich das Umfeld des Zählerplatzes verändert Umfeld Normung und Standardisierung DIN VDE 0603 Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 5 Teil 6 Teil 8 Teil 100 DIN DIN VDE 0418 Part 4 Gesetzgebung : EnWG - MsysV / Tarife / Security / Rollout / Steuerbare Lasten Messsysteme 2020 TAB VNB Anwendungsregeln Lastenhefte - Funktionen - Konstruktion 6

7 Projekt Messsystem 2020 im FNN

8 Gründe für die Initiative Messsystem 2020 im FNN Gesetzgeber EnWG Avisiertes Verordnungspaket intelligente Netze (gemäß 21i EnWG) - Messsystem-Verordnung (MsysV) - Rollout-Verordnung - Datenschutz-/Kommunikationsverordnung - Lastmanagement-Verordnung EEG Mess- und Eichgesetz IT Sicherheitsgesetz - Datenschutz / Datensicherheit (BSI) EEG Kundenanforderungen Elektronischer (Intelligenter) Zähler Schnelle und Sichere Montage Energieverbrauch transparenter machen Messsysteme

9 Ziele des Projektes Messsystem 2020 Standardisierung - sichere Zusammenarbeit von Geräten unterschiedlicher Hersteller (Interoperability) - herstellerunabhängige Austauschbarkeit der Geräte (Interchangeability) Modulares Konzept für zukünftige Messsysteme - Umsetzung der Anforderungen 21b-i, 40 EnWG - Berücksichtigung der erwarteten Smart Grid- Anforderung (Netzdienlichkeit) Durch die Zusammenarbeit der betroffenen Fachkreise im FNN werden innovative Technologien schneller alltagstauglich und systemkompatibel Vorausschauende Festlegungen führen zu mehr Investitionssicherheit Technische Regelsetzung soll Technologische Weiterentwicklung vorantreiben Massenmarkttaugliche Prozesse unterstützen Effizienten Netzbetrieb ermöglichen Sicherheit und Zuverlässigkeit sicherstellen und Nachweis ermöglichen 9

10 Projektorganisation Messsystem 2020 im FNN. FNN-Lenkungskreis Zähl- und Messwesen Expertennetzwerk Konformität von Messsystemen (EN MeKo) Projektgruppe Zukünftige Messsysteme gemeinsam mit DKE K 461 Expertenteam Smart Grid Meter (ET SGM) PG Anforderungen an TK-Einrichtungen PG Prüfstellen gemeinsam mit PTB VV AA Elektrizitätsmessung ET Basiszähler Testcases ET Basiszähler Funktionen ET Gateway Funktionen ET Konstruktion ET Systeme und Prozesse ET Gateway Testcases ET Steuerbox ET Kommunikations-Adapter ET Elektr. Lieferschein ET Inbetriebnahme ims gemeinsam mit DVGW gemeinsam mit OMS 10

11 Projektaufwand im FNN und bei den ehrenamtlichen Mitarbeitern Projekt Messsystem 2020 abgeschlossen MESSSYTEM2020 in Zahlen (Stand: April 2014) über 150 Fachleute (Anwender und Hersteller) über 300 Sitzungstage seit Kick-off im April 2012 Zusammenarbeit mit BMWI/BSI/PTB/DKE/ Task Force, Einzeltermine zu Spezial Themen VDE FNN investierte über seine Mitglieder ca Manntage Projektumfang und Laufzeit für FNN außergewöhnlich 11

12 Ergebnisse der Projektarbeit Lastenheft Basiszähler - Funktionale Merkmale (Version 1.0), Juli 2013 Neuauflage (Version 1.1), Juli 2014 Lastenheft Leitungsgebundene LMN-Protokolle (Version), Juli 2014 Lastenheft Konstruktion - Basiszähler und Smart-Meter-Gateway (Version 1.0), Juli 2013 Neuauflage (Version 1.1), Juli 2014 Leitfaden Systeme und Prozesse (Version 1.0), August 2013 Lastenheft Smart-Meter-Gateway - Funktionale Merkmale (Version 0.9), Juni 2014 Lastenheft Kommunikationsadapter zur Anbindung von Messeinrichtungen an die LMN- Schnittstellen des SMGw, in Arbeit Lastenheft Steuerbox - Funktionale, elektrische und konstruktive Merkmale, in Arbeit Leitfaden Inbetriebnahme intelligenter Messsysteme, in Arbeit Elektronischer Lieferschein für Messeinrichtungen und Komponenten für Messsysteme, Mai 2012 Neuauflage in Arbeit Data Matrix Code (2D-Barcode) für Messeinrichtungen und Komponenten für Messsysteme - Technische Anforderungen (Version 1.0), Juli

13 Zukünftige Schwerpunkte im Bereich Messsysteme Bestandsaufnahme und zusätzlich benötigte Komponenten Basiszähler WAN WAN EDL21- zähler SyM 2 A d a p t e r LMN Kommunikation HAN / CLS SMGw Kommunikation Steuerbox Kommunikation HAN Kommunikation e Quelle:

14 Aufgabe aus dem Projekt Messsysteme 2020 Integration des Messsystems in den Zählerplatz GPRS/LTE Antenne WAN OMS WMBus CLS DSL Modem Smart Meter Gateway LMN SMG HAN Spannungsversorgung 230V Smart Home Display in der Wohnung

15 Anforderungen an den Zählerplatz Integration des Messsystems

16 Die neuen Anforderungen sind nicht nur geprägt von der Kundenseite, sondern auch durch den Gesetzgeber Anforderungen durch das Projekt Messsystem 2020 Integration des Messsystems in den Zählerplatz - Neue Betriebsmittel inklusive Kabelmanagement die Datensicherheitsfestlegungen des BSI - Plombierung und Siegel Das Mess- und Eichgesetz die Kunden - Schnell, sicher und einfach Integration von Erzeugungsanlagen und Elektromobilität - Thema Dauerstrom Unter Berücksichtigung bestehender Normen und Standards 11/17/2014 Messsysteme

17 Aufbau der Normenreihe DIN VDE 0603 DIN VDE 0603 Teil 1 Installationskleinverteiler und Zählerplätze DIN VDE 0603 Teil 2 Hauptleitungsabzweigklemmen DIN VDE 0603 Teil 3 Zählersteckklemmen DIN VDE 0603 Teil 5 Befestigungs- und Kontaktiereinrichtung (BKE) für elektronische Haushaltszähler (ehz) zur Anwendung in Zählerplätzen Anhang A Anwendung von BKE im Freien Anhang B BKE-A, die Zusatzräume zur Aufnahme und zum Abdecken von Geräten nach DIN haben Anhang C Relevante Abmessungen für einphasige ehz Neu E DIN VDE 0603 Teil 6 Zählerplätze für den Außenbereich Neu E DIN VDE 0603 Teil 100 Anpassung der Zählerplatznormung zur Integration der zukünftig geforderten Messsysteme Neu E DIN VDE 0603 Teil 8 Zählerplätze für Wandleranlagen 11/17/2014 Messsysteme

18 Anforderungen an den Zählerplatz der Zukunft - Montage von Smart Meter Gateway und Zusatzkomponenten - Elektrischer Anschluss - Leitungsführung innerhalb und außerhalb der Zusatzräume - Modularität - Schutzmaßnahmen E DIN VDE 0603 Teil 100

19 Neue Norm E DIN VDE 0603 Teil 100 Kapitel 1 Anwendungsbereich Anpassung der Zählerplatznormung (Neue Anlagen und bestehende Anlagen) zur Integration der zukünftig geforderten Messsysteme nach dem Energiewirtschaftsgesetz 21 unter Berücksichtigung der BSI-Schutzprofile, der Technischen Richtlinie TR und weiteren Richtlinien oder Verordnungen zu diesem Thema. Kapitel 3 Mindestanforderungen zur Unterbringung der Messsysteme nach 21 EnWG in Zählerplätzen im Innenund Außenbereich - Verlegen von Daten- und Antennenleitungen - Betriebsmittel des Messsystems (Gehäuse und Schnittstellen) - Schutzklasse des Messsystems - Schutzart und Isolationskoordination - Umgebungsbedingungen

20 Die Installation des Messsystems kann nur durch ausgebildete Fachkräfte erfolgen Messsystem gemäß EnWG, TR und Schutzprofil Installation des Messsystems Mechanische und elektrische Installation Unter Berücksichtigung der normativen, gesetzlichen und wirtschaftlichen Vorgaben Qualifikation des Inbetriebnahmepersonals - Elektrotechnisch ausgebildete Fachkraft - Vernetzung von elektrotechnischen Produkten - Programmierung der Produkte - Lösung von komplexen Aufgabenstellungen Messeinrichtung Technikzentrale

21 Realisierung im Zählerplatz mit ehz Technik (Neuanlagen) +

22 Funktionsflächen im Zählerplatz (BKE Technik) - Unterer Anschlussraum - Zählerfeld inklusive Raum für Zusatzanwendungen - Oberer Anschlussraum DIN VDE 0603 DIN Anhänge A1

23 Aufbau des LMN im Zählerplatz LMN = Local Metrological Network Zählernetzwerk Smart Meter Gateway LMN RJ12 Buchse RS485 Bussystem 2 Drähte für Datenleitung 2 Drähte Spannungsversorgung - Verbindung zwischen Smart Meter Gateway und einem oder mehreren Zählern - Optischer Tastkopf inklusive Leitung und RJ12 Stecker - Leitungsführung innerhalb des Zusatzraumes (geschützter Bereich gemäß TR03109) - Der Anschluss eines EDL 21 Zählers gemäß FNN Lastenheft ist auch möglich

24 Aufbau des LMN im Zählerplatz

25 Spannungsversorgung Smart Meter Gateway und weiterer Komponenten (HAN, CLS) Versorgung aus dem gezählten oder ungezählten Bereich möglich

26 Aufbau des WAN im Zählerplatz - Zählerplatz ist vorbereitet durch die Anwendungsregel AR N Einhaltung der normativen Vorgaben bei Verlegung von Datenleitungen und Stromversorgungsleitungen WAN = Wide Area Network Weitbereichsnetz DIN VDE Errichten von Niederspannungsanlagen DIN VDE Errichten von Niederspannungsanlagen - Schutzmaßnahmen, Schutz gegen elektrischen Schlag DIN VDE Besondere Sicherheitsanforderungen an Geräte zum Anschluss an Telekommunikationsnetze DIN EN (VDE ) Installation von Kommunikationsverkabelung

27 Aufbau der CLS Funktionen im Zählerplatz - CLS Modul empfängt Steuersignale vom SMG - CLS Modul hat einen oder mehrere Schaltausgänge (potentialfreie Kontakte) - Steuerbefehle des CLS Moduls müssen durch ein Schaltgerät z. B. Leistungsschütz, umgesetzt werden - CLS Modul kann im Zusatzraum untergebracht werden (plombierter und geschützter Bereich) - Wenn CLS Funktionen nicht dem Netz zugeordnet sind, kann das CLS Modul auch im Bereich des Endkunden untergebracht werden (Verteilerfeld oder Unterverteilung)

28 Aufbau der HAN Funktionen im Zählerplatz Smart Home Display in der Wohnung Patchmodul HAN = Home Area Network Gebäudenetzwerk - HAN - Schnittstelle liegt oberhalb der Berührungsschutzabdeckung - Durch ein Patchmodul erfolgt die Leitungsverlegung unter der Abdeckung und damit aus dem Verteiler heraus DIN EN Einhaltung des Berührungsschutzes DIN EN Isolationskoordination DIN EN (VDE 0470 Teil 100) Schutzarten durch Gehäuse für elektrische Betriebsmittel DIN VDE 0603 Installationskleinverteiler und Zählerplätze (Einhaltung der Schutzklasse)

29 Realisierung im Zählerplatz mit 3 Punkt Technik (Neuanlagen) +

30 Funktionsflächen im Zählerplatz (3 Punkt) - Unterer Anschlussraum - Zählerfeld - Oberer Anschlussraum DIN VDE 0603 Teil 1 DIN (Erste Fassung der Norm 1951!)

31 Aufbau aller Funktionen im Zählerplatz mit 3 Punkt Befestigung Auch in diesem Fall müssen alle Kriterien/Bauanforderungen der E DIN VDE 0603 Teil 100 eingehalten werden - Verlegen von Daten- und Antennenleitungen - Schutzklasse - Schutzart - Berührungsschutz - Isolationskoordination - Umgebungsbedingungen

32 Realisierung in bestehenden Anlagen

33 Umsetzung der Anforderungen in bestehenden Anlagen + =? Quelle: Hager

34 Der FNN arbeitet zur Zeit an einen Technischen Hinweis für die bestehenden Anlagen 3 mögliche Arten der Realisierung Bauform 3.HZ Bauform BKE AZ DIN VDE 0603 Teil 5 Neue Zählertragplatte mit BKE I DIN VDE 0603 Teil 5

35 Anforderungen an den Zählerplatz Integration Erzeugungsanlagen und Elektromobilität

36 In der neuen Anwendungsregel werden klare und eindeutige Anforderungen für das Thema Dauerstrom beschrieben Zählerplatz nach DIN (Verdrahtung 10mm 2 ) für Bemessungsströme bis 63A

37 Eine weitere Möglichkeit ist eine Wandleranlage gemäß DIN VDE aufzubauen Neu Norm für Wandlermessung (halbindirekte Messung) bis 1000 A - Erster Schritt: bis 250 A - Zweiter Schritt: von 250 A bis 1000 A Status : - Norm mit den Anforderungen bis 250 A als Entwurf am veröffentlicht - Einsprüche bis Parallel dazu arbeitet der AK an den Anforderungen bis 1000 A Neue Funktionsflächen: - Wandlerraum, Wandlerzusatzraum, Raum für Trennvorrichtungen Wesentliche Anforderungen: - Verdrahtung: Primär und Sekundär - Anordnung der Funktionsflächen - Größe der Zählerplätze - Anforderungen an die Trennvorrichtungen

38 Zusammenfassung Zählerplatz entwickelt sich zur Technikzentrale im Gebäude Durch die Normung und Standardisierung Ist die Technikzentrale vorbereitet für das Messsystem (DIN VDE 0603 und VDE/FNN Anwendungsregel 4101) Alle Anwendungen im Gebäude werden im Zählerplatz erfasst - Energie verbrauchen - Energie erzeugen - Energie speichern 11/17/2014 Title of presentation 38

39 Kontakt : Dipl. Ing. (FH) Johannes Hauck Strategie und Geschäftsentwicklung Hager Electro GmbH & Co. KG Im Hofgarten Saarbrücken Tel.: Tel.: johannes.hauck@hager.de Vielen Dank für die Aufmerksamkeit