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Qualitativ hochwertige Energiezähler sind Voraussetzungen für das Smart Grid

Zu lange vernachlässigt: Energiemessung und Sicherheit im Smart Grid

22. Juli 2013, 12:14 Uhr | David Andeen, Maxim Integrated

Energiemessung und Sicherheit - das sind die wesentlichen Faktoren für den Erfolg des Smart Grid. Erst wenn die Smart Grid-Designs darauf hin ausgelegt werden, können Smart Meters und Energiemanagement ihr Potenzial voll ausspielen. Unter dieser Perspektive schaffen qualitativ hochwertige Energiezähler die Voraussetzungen für das Smart Grid.

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Das künftige Management der Smart Grid-Technologie und die Tatsache, dass ihre Wurzeln in der Telekommunikations-Infrastruktur liegen lassen leider allzu leicht in Vergessenheit geraten, dass Energiemessung und Sicherheit zwei unerlässliche Voraussetzungen für den Erfolg des Systems sind. Ein Netzwerk, dessen Zweck das Elektrizitätsmanagement ist, muss schließlich einerseits seine kritische Handelsware messen und gleichzeitig die wertvolle Infrastruktur schützen, mit deren Hilfe sie geliefert wird.

Smart Meter messen den privaten und gewerblichen Energieverbrauch mit einem als Metrologie bezeichneten Feature. Es ermöglicht die Energiemessung auf einem für die Rechnungslegung der EVUs geeigneten Genauigkeitsniveau. In mehreren Regionen, darunter Italien, Skandinavien und Kalifornien, sind diese Smart Meter bereits Bestandteil äußerst umfangreicher Machine-to-Machine-Netzwerke der Energieversorger. Dennoch sind die EVUs nicht als einzige am Messen des Energieverbrauchs interessiert, denn die Vorteile einer breit angelegten Energieverbrauchs-Messung können einer großen Zahl von Anwendern und Anbietern im Smart Grid zugutekommen.

Ich kann hierzu eine persönliche Erfahrung besteuern: Im vergangenen Jahr wurde meine Stromrechnung in den Monaten Oktober, November und Dezember nach und nach immer höher. Ende Dezember dann stellte mein Wäschetrockner seinen Dienst ein. Mitten im Winter war es ein Glück, dass meine Frau und ich schnell ein neues Gerät beschaffen konnten. Nachträglich stellte sich heraus, dass ein Motor des alten Geräts schließlich durchgebrannt war, nachdem er schon in den Monaten zuvor die hohe Stromrechnung verursacht hatte.

Hilfreich wäre in einem solchen Fall eine Energiemessung gewesen, die im privaten wie gewerblichen Bereich gravierende Vorteile bietet. Die Senkung des Strombedarfs gehört ebenso zu den Pluspunkten wie die Möglichkeit zur Feststellung von Verbrauchsprofilen, die auf die Notwendigkeit von Wartungsmaßnahmen oder eines Austauschs kritischer Anlagen hindeuten können. Ein weiterer Vorteil ist die bessere Information der Anwender oder Bediener, die dadurch fundiertere Entscheidungen über den Energieverbrauch oder die System-Performance treffen können. Im Fall meines Trockners hätte eine präzise Messung sofort offenbart, dass das Gerät mit der Zeit immer mehr Strom benötigte. Ebenso wie im Auto eine Kontrollleuchte signalisiert, dass der Kundendienst fällig wird, zeichnet auch die Energiemessung die Verbrauchsprofile auf. Sie lässt damit lange vor einem eventuellen Ausfall Rückschlüsse auf den Zustand des betreffenden Geräts zu. Ich hätte in diesem Fall ausreichend Zeit gehabt, eine Reparatur zu veranlassen, oder mich ohne Zeitdruck nach einem günstigen Neugerät umschauen können.

Die Energie, die durch einen defekten Wäschetrockner vergeudet wird, ist natürlich unbedeutend im Vergleich zu dem, was sich durch die Energiemessung in einem Industriebetrieb einsparen lässt. In Produktionsumgebungen, in denen 54% der Elektrizität für Motoren verbraucht werden, geht es um wesentlich mehr, denn hier gilt es, Maschinenverfügbarkeits- und Produktionsvorgaben einzuhalten. Ein Motor von 100 hp Leistung, bei dem ein Spannungs-Ungleichgewicht von 2,5% besteht, kann beispielsweise jährlich um knapp 500 Dollar höhere Stromkosten verursachen. Hinzu kommt der höhere Verschleiß mit der Folge, dass der Instandhaltungsaufwand zunimmt und der Motor früher ersetzt werden muss. Schon dieses einfache Beispiel macht die enormen Vorteile deutlich, die sich durch die Energiemessung in einem industriellen Smart-Grid-System potenziell einstellen. Denkt man hier konsequent weiter und multipliziert die Kosten für Elektrizität und Instandhaltung mit der Zahl der weltweit eingesetzten Motoren, so wird klar, wie viel Energie und Kosten in globalem Maßstab gespart werden können.

Ist die Bedeutung eines sorgfältig koordinierten Energiemanagements erst einmal deutlich geworden, sucht man nach Wegen zu ihrer Umsetzung, und hier kommt es auf intelligente Energiezähler und Messsysteme an. Maxim Integrated bietet eine ganz Reihe von Energiemess- und Motordiagnose-Systeme zur Überwachung der Energieversorgung an. Die Produkte 78M6610, 78M6613, 78M6631 und MAX78638 ermöglichen die präzise Vierquadranten-Elektrizitätsmessung mit kundenspezifischer Firmware. Sie liefern wertvolle Messwerte zur Überwachung des effizienten Wechselrichterbetriebs an PV-Anlagen, des einwandfreien Zustands von Motoren in industriellen Einrichtungen sowie des Energieverbrauchs von Beleuchtungsanlagen und Rechnersystemen. Die Aufwendungen für die Energiemessung fallen gegenüber den Einsparungen, die sich durch die Vermeidung von Anlagenausfällen und die reduzierten Stillstände ergeben, nicht ins Gewicht.