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Digitale Stromzähler werden Pflicht

Smart Meter – Fluch oder Segen?

29. April 2020, 10:03 Uhr   |  Tobias Schlichtmeier

Smart Meter – Fluch oder Segen?
© cigdem | shutterstock.com

Seit Januar 2020 ist es beschlossene Sache – jeder Haushalt und Industriekunde muss seinen Stromverteilerkasten mit einem digitalen Zähler ausstatten lassen. Doch was können die Zähler überhaupt, und welche Folgen hat der Einbau für den Verbraucher?

Das »Smart Home« – davon träumen viele. Vom Smart TV über Amazons Alexa bis hin zur smarten Rollladensteuerung. Viele Dinge sind längst über ein Smartphone oder Tablet steuerbar. Doch nicht nur Dinge des täglichen Gebrauchs werden smart, sondern auch unsere Stromzähler. Von vielen nur einmal pro Jahr beim Ablesen der Verbrauchswerte betrachtet, dreh(t)en die analogen Stromzähler (Ferrariszähler) unermüdlich ihre Kreise. Doch das wird sich ab sofort ändern – der Einbau moderner Messeinrichtungen sollte bereits seit einigen Jahren laufen.

Ab 2017 sah das Messstellenbetriebsgesetz [1] den Einbau von intelligenten Messsystemen in privaten Haushalten vor, wirklich umgesetzt wurde das jedoch nicht. Der Stromversorger E.ON beispielsweise verbaute erst Ende 2018 den ersten Smart Meter bei einem Privatkunden. Im Januar 2020 hat sich jedoch die Gesetzeslage geändert. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat die sogenannte Markterklärung herausgegeben. Sie ist der Start für das offizielle Rollout der intelligenten Messsysteme. Ab sofort ersetzen die Messstellenbetreiber nach und nach alte, analoge durch digitale Zähler.

Smart Meter
© E.ON

Bild 1. Ein Smart Meter bestehend aus einem digitalen Zähler und einem Smart Meter Gateway.

Digitaler Zähler ist nicht gleich Smart Meter

Bei digitalen Zählern unterscheidet man zwei Arten: die sogenannte »moderne Messeinrichtung« (mMe) und das intelligente Messsystem, auch als »Smart Meter« bezeichnet. Ein Smart Meter besteht aus zwei Komponenten – dem digitalen Stromzähler und einem Kommunikationsmodul, das die Datenübertagung gewährleistet (Bild 1). Doch wer bekommt welchen Zähler? Eine sogenannte moderne Messeinrichtung erhalten alle deutschen Haushalte bis spätesten 2032. Die Netzbetreiber begannen am 24.02.2020 mit dem Einbau der Geräte. Kunden erhalten ein Schreiben vom zuständigen Netzbetreiber, mit dem der Einbau angekündigt und ein erster Terminvorschlag genannt wird.

Smart Meter erhalten im Moment jedoch lediglich folgende drei Gruppen:

  • Haushalte oder gewerbliche Abnehmer mit einer Leistungsaufnahme von über 6.000 kWh pro Jahr. Ausschlaggebend ist dabei der Durchschnitt der letzten drei Jahresverbrauchswerte.
  • Strom erzeugende Anlagen (zum Beispiel Photovoltaikanlagen) mit einer Nennleistung von mehr als sieben Kilowatt (kW).
  • Haushalte mit einer steuerbaren Verbrauchseinrichtung, zum Beispiel einer Wärmepumpe oder einer Nachtspeicherheizung [2].
Smart Meter Übersicht
© E.ON

Bild 2. Die Übersicht zeigt, wie ein Smart Meter in das Stromnetz eingebunden wird und zeigt den Nutzen für den Verbraucher auf.

Regenerative Energiequellen auf dem Vormarsch

Doch worin liegt eigentlich der Grund für den Umstieg vom analogen auf den digitalen Zähler? Mit der Energiewende speisen mehr und mehr Erzeugungsanlagen aus regenerativen Quellen Strom in das Netz ein. Weil regenerative Energiequellen nicht konstant Strom liefern, führt das zu starken Schwankungen im Stromnetz, die schwer auszugleichen sind. Eine Weiterentwicklung des Stromnetzes ist unumgänglich und bereits in der Umsetzung – der viel diskutierte Netzausbau ist ein Baustein dessen. Um jedoch Schwankungen im Stromnetz besser vorhersagen und ausgleichen zu können, sind Daten zur Stromerzeugung und -nutzung nötig.

Intelligente Stromzähler unterstützen die Kommunikation der Teilnehmer im Stromnetz. So können Netzbetreiber leichter gewährleisten, dass der Strom dort ankommt, wo er abgenommen wird. Das führt zur besseren Auslastung von Stromerzeugungsanlagen genauso wie Verbrauchern im Netz und somit zu geringeren Kosten sowohl für den Netzbetreiber als auch für den Endverbraucher (Bild 2).

Funktionsweise eines Smart Meters

Moderne Messeinrichtungen arbeiten elektronisch – dabei gibt es verschiedene Messprinzipien. In den sogenannten Rogowski-Spulen wird ein Magnetfeld aufgebaut. Dieses induziert eine Spannung, aus deren Höhe sich der Stromfluss und somit die Leistungsaufnahme ableiten lassen. Rogowski-Spulen gelten als sehr robust. Allerdings haben Untersuchungen der niederländischen Universität Twente gezeigt, dass sie unter bestimmten Bedingungen falsche Messwerte liefern.

Anders verhält es sich mit Messwiderständen, auch Shunts genannt. Fließt über einen solchen Messwiderstand ein Strom, fällt eine gewisse Spannung am Widerstand ab. Wie hoch sie ist, hängt direkt von der Stromstärke ab und ermöglicht somit genaue Rückschlüsse auf die bezogene Leistung. Die dritte gebräuchliche elektronische Messmethode nutzt einen Hall-Sensor, der wie die Rogowski-Spule mit magnetischen Feldern arbeitet.

Neben Spule, Widerstand oder Sensor umfasst jedes Messsystem weitere elektronische Bauelemente – somit benötigt der Zähler Energie für seinen Betrieb. Laut dem Zähleranbieter Discovergy schlagen hier je nach System rund 120 Wh am Tag (knapp 44 kWh im Jahr) zu Buche. Wird die moderne Messeinrichtung um ein Smart-Meter-Gateway erweitert und somit zu einem intelligenten Stromzähler, kommt noch die Leistungsaufnahme für den Minicomputer hinzu. Die Leistung eines Smart Meters liegt somit bei etwa 240 Wh am Tag (etwa 88 kWh im Jahr).

Ein direkter Vergleich zeigt: Moderne Messeinrichtungen benötigen lediglich wenig mehr Leistung als herkömmliche Ferrariszähler. Auf das Jahr gerechnet, liegen die Mehrkosten bei einem Strompreis von 25 Cent pro kWh bei gerade einmal 3 Euro – das entspricht weniger als einem Cent pro Tag. Ein wenig anders sieht es bei Smart Metern aus. Bei diesen liegt der Preis für den vom Energieversorger bezogenen Strom rund 14 Euro über den alten Ferraris-Zählern, also knapp 4 Cent pro Tag. Zum Vergleich: Die Deutsche Energie-Agentur dena hat berechnet, dass ein DVD-Rekorder mit Festplatte im Stand-by-Modus ebenfalls mit rund 14 Euro Stromkosten im Jahr zu Buche schlägt [3].

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1. Smart Meter – Fluch oder Segen?
2. Der Weg zur Zertifizierung
3. Kosten für Verbraucher

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