Powerline-basierte Vernetzungslösungen: Durchbruch des Smart Grid

Die europäische Energiewirtschaft steht an einem entscheidenden Wendepunkt: Immer mehr autarke und private Stromproduzenten speisen Energie in die Netze ein, sodass ein dezentrales Versorgernetz entsteht. Zudem fordern Verbraucher eine zeitgemäße Monitoring-Lösung ihres Energieverbrauchs, die ebenfalls eine effiziente Energienutzung erlauben soll.
Europäische Richtlinien helfen, diese Prozesse in nationale Gesetze umzusetzen und ein zukunftsfähiges Energiekonzept zu ermöglichen. Doch für ein funktionierendes Smart-Grid-Modell mangelt es noch an Basistechnologien für die Kommunikation. Das möchte die Aachener devolo AG ändern. Das Unternehmen macht sich für seine Kerntechnologie im Rahmen von drei Smart-Grid-Projekten stark. Denn PLC-basierte Lösungen sind sowohl inhouse als auch im Schmalband-Fernübertragungsbereich ideal, um eine Datenkommunikation aller Geräte sicherzustellen. Die Revolution der Energiewirtschaft vollzieht sich derweil in kleinen Schritten. Der Prozess, der eine gewaltige Branche noch mehrere Dekaden beschäftigen wird, begann hierzulande mit der im Jahr 2008 beschlossenen Novelle des Energiewirtschaftsgesetzes. Die Ergänzung des Gesetzes besagt unter anderem, dass seit dem 1. Januar 2010 intelligente Stromzähler in Neubauten sowie bei der Kernsanierung von Altbauten einzusetzen sind, sofern dies ‚technisch machbar und wirtschaftlich zumutbar‘ ist. Diese Liberalisierung der Zählerablesung hat zu einer gesteigerten Nachfrage nach sogenannten Smart Metern geführt, doch nur wenige Energieversorger sind derzeit technisch in der Lage, eine entsprechende Infrastruktur für die intelligenten Stromzähler zur Verfügung zu stellen. Im Rahmen eines Großprojekts hat EnBW bereits mehr als 100.000 Smart Meter bei privaten Verbrauchern eingesetzt. In Zusammenarbeit mit devolo entstand eine Lösung, die Daten des Stromzählers an den Energieversorger zu übermitteln: Das in den Stromzähler integrierte COM-Modul sendet via Powerline seine Daten über die Stromleitung in den Raum des Hauses, in dem sich der Breitband-Internetanschluss des Kunden befindet. Hier wird das Signal durch einen Powerline-Adapter dem DSL-Router übergeben, der die Daten so für den Kunden zugänglich macht. Er ruft auf seinem Computer den Energieverbrauch ab und erhält zusätzlich Statistiken. Der Kunde definiert zudem die Intervalle, in denen das Programm den Zählerstand zum Energieversorger übermittelt.

Vorteile der Smart-Meter/Powerline-Lösung

Das System ist nach dem Austausch des Stromzählers und der Inbetriebnahme des Powerline-Adapters am DSL-Router sofort einsatzbereit. Es sind keine umfassenden Baumaßnahmen nötig, wie etwa beim Verlegen von klassischem Netzwerkkabel. Gegenüber der kabellosen Datenübertragung, dem Wireless LAN, ist es der devolo-Lösung möglich, Störungsfaktoren auszublenden: Dicke Stahlbetondecken oder Wände beeinträchtigen die Signalstärke nicht. Da die hier verwendete Powerline-Technik auf einer Stromleitungslänge von bis zu 300 Metern funktioniert, garantiert devolo die problemlose Integration in nahezu alle Wohnszenarien.

Access-Powerline

In einem zweiten Smart-Grid-Projekt widmet sich devolo einer umfassenden Access-Powerline-Communication-Lösung. Dieser Ansatz beschreibt eine PLC-basierende Verbindung zwischen verschiedenen Stationen des Energieversorgers bis hin zum Smart Meter im Haushalt. So werden im Smart Grid unter anderem klassische Kraftwerke, Windräder und Solarparks auf IP-Basis miteinander vernetzt. So entsteht ein Netzwerk, das flexibel auf steigenden wie sinkenden Strombedarf reagiert. Die Übertragung der Daten erfolgt im PLC-basierten Smart Grid mittels einer Schmalband-Powerline-Kommunikation im Frequenzband von 3 bis 500kHz. Damit wird es möglich, Datenraten von bis zu 500kbit/s auf Entfernungen von bis zu 2 Kilometer zu erzielen und somit ein IP-fähiges Netzwerk zu errichten, das den Anforderungen des Smart Grids gerecht wird. Um diese Technologie in den Markt bringen zu können, nimmt devolo mit dieser Entwicklung am europäischen DLC-VIT4IP-Projekt teil. Die von der EU als 7. EU-Forschungsrahmenprogramm geförderte Aktion bündelt die Kompetenzen von zwölf internationalen Technologie-Unternehmen und Universitäten. So ist neben dem Energiekonzern Vattenfall Europe auch die renommierte TU Dresden Teil des Projekts.

Smart Grid im Smart Home

Unter dem Leitbild ‚Smart Grid im Smart Home‘ steht das dritte Engagement von devolo für nachhaltige, effiziente Energienutzung. Der Kerngedanke dieses Forschungs- und Entwicklungsbereichs besagt, dass eine verantwortungsvolle Energieverwendung durch den Verbraucher nur dann möglich ist, wenn die Technikgestaltung den Konsumenten aktiv dabei unterstützt, eine bewusstere Energienutzung langfristig in den Lebensalltag zu integrieren. Zudem wird die Problematik durch private Energieerzeuger im Smart Grid gelöst, denn die derzeitige unkoordinierte Energie-Einspeisung von kleinen Photovoltaikanlagen führt nur zu einer relativ geringen Entlastung der fossilen Stromgeneratoren. Das Energiesparen im Einzelhaushalt ist eine der zentralen Bestrebungen der Forschungsarbeit. Bedingung dafür ist, dass alle Komponenten der Energieversorgung miteinander im Haus und mit dem Smart Grid kommunizieren können. Das digitale Rückgrat des Zukunftshauses ist folglich ein Powerline-Netzwerk, das alle relevanten Geräte im Haushalt miteinander verbindet, egal ob sie zur Unterhaltung dienen oder ausschließlich Steuerungsdaten austauschen. So ergeben sich völlig neue Möglichkeiten, was das Monitoring der Energiegewinnung durch Photovoltaik oder Wind beziehungsweise den Stromverbrauch angeht: Das Ablesen des Verbrauchs ist beispielsweise nicht mehr nur über den Computer möglich, sondern auch über den Fernseher im Wohnzimmer. Ob Stromzähler, Photovoltaik-Messinstrumente oder Gaszähler, alle Geräte senden ihre Daten in das Heimnetzwerk, auch eine Anbindung an die sozio-technische Infrastruktur der Energieversorgungsunternehmen ist vorgesehen. Damit wird zugleich einem weiteren, globalen Ziel Rechnung getragen: der ‚gleichmäßigen‘ Stromeinspeisung durch private Erzeuger. Denn das geplante, integrierte Heimenergie-Management erlaubt eine effiziente Einbindung der Privathaushalte in die Energie-Infrastrukturen der Energiewirtschaft. Zudem strebt devolo so eine deutliche Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien im Strom-Mix an.