Steuerung von Flexibilitäten

Ziel ist es, die zahlreichen Flexibilitäten der Energiewende nicht nur zu integrieren, sondern durch Digitalisierung des Verteilnetzes intelligent zu steuern. Intelligente Messsysteme inklusive Steuerungseinrichtungen nehmen hierbei eine Schlüsselrolle ein. 

Die Umsetzung der Steuerung über intelligente Messsysteme ist vielschichtig. Die notwendige Steuerungs-Hardware muss zur Verfügung stehen, entsprechende Prozesse beim Verteilnetzbetreiber, Messstellenbetreiber und weiteren Marktrollen müssen Ende-zu-Ende gedacht werden. Hierzu sind beispielsweise interoperable Schnittstellen essenziell. Außerdem muss es Konzepte geben, welche Marktrolle wann und wie steuerungsberechtigt ist. Grundlage für die technische Umsetzung ist selbstverständlich ein verlässlicher regulatorischer Rahmen, wobei in diesem Zusammenhang die Ausgestaltung von § 14a EnWG durch die Bundesnetzagentur von entscheidender Bedeutung ist.

An all diesen Herausforderungen erarbeiten diverse Projektgruppen im VDE FNN Lösungsvorschläge, um das gemeinsame Zielbild des Energiesystems 2030 Realität werden zu lassen.

Die Energiewende führt zu grundlegenden Veränderungen im Stromsektor, sowohl auf der Erzeugungs- als auch auf der Verbrauchsseite. Der Verkehrssektor und Wärmesektor sollen zukünftig „dekarbonisiert“, also CO2-frei, werden. Anstelle von Diesel- oder Benzinmotoren sollen Elektromotoren im Verkehr eingesetzt werden und auch die Wärmeversorgung wird zukünftig hauptsächlich über Strom (z.B. Wärmepumpen) erfolgen. Das bedeutet, dass Strom andere Energieträger substituiert. Dieser Wandel wird auch von der Politik fokussiert und entsprechend gefördert. Bei Elektrofahrzeugen und Wärmepumpen handelt es sich um steuerbare Verbrauchseinrichtungen, da sie ihren Leistungsbezug zeitlich flexibel verschieben können. Sie werden daher auch Flexibilitäten genannt. Beispielsweise können Elektrofahrzeuge in der Nacht laden und sind morgens dennoch vollständig geladen.

Diese Veränderungen auf Verbraucherseite führen somit zu einem sprunghaft steigenden Leistungsbedarf. Dem gegenüber steht der mögliche physische Netzausbau, der nicht so sprunghaft erfolgen kann. Es wird vermutlich der Tag kommen, an dem der zusätzliche Leistungsbedarf die mögliche Anschlussleistung der Verteilnetze übersteigen wird.

Durch die intelligente Steuerung von Flexibilitäten, z.B. in lastschwache Zeiten und somit der Verringerung des Gleichzeitigkeitsfaktors, kann die Anschlussleistung des Verteilnetzes erhöht und somit in Summe mehr steuerbare Verbrauchseinrichtungen angeschlossen werden.

Die Grundlage für die Steuerung ist der Rollout intelligenter Messsysteme, der im Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) vorgegeben wird. Mit dem „Gesetz zum Neustart der Digitalisierung der Energiewende (GNDEW)“ gab es 2023 einen neuen klaren Rechtsrahmen. Ende 2024 ist jedoch erneut eine umfangreiche Novelle des MsbG geplant.

Die Steuerung von Flexibilitäten muss klaren Regeln folgen. Nachdem der erste Versuch diesen Rechtsrahmen zu schaffen, Anfang 2021 mit dem sogenannten „Steuerbare-Verbrauchseinrichtungen-Gesetz“ scheiterte, vergingen fast zwei Jahre, bis die Bundesnetzagentur (BNetzA) die Festlegungskompetenzen für die Ausgestaltung des Paragrafen 14a EnWG erhalten hat. Die BNetz veröffentlichte die Festlegung zur Ausgestaltung des Paragrafen 14a EnWG (BK6-22-300) am 27. November 2023, die vorsieht, dass steuerbare Verbrauchseinrichtungen (SteuVE) und Energie-Management-Systeme (EMS) im Falle einer kritischen Ausgangssituation des vorgelagerten Niederspanungsnetzes ihren netzwirksamen Leistungsbezug entsprechend den Vorgaben des Verteilernetzbetreibers (VNB) reduzieren müssen. Im Beschluss der BNetzA ist dabei unter der sogenannten „Tenorziffer 2“ vorgesehen, dass Netzbetreiber Empfehlungen nach dem Stand der Technik erarbeiten, um eine standardisierte und massengeschäftstaugliche Umsetzung der netzorientierten Steuerung zu ermöglichen. Fristgerecht am 1. Oktober 2024 hat VDE FNN mit drei Hinweisen die bundeseinheitlichen Empfehlungen nach dem Stand der Technik zu den Tenorziffern 2 a, b und c vorgelegt. VDE FNN definiert Anforderungen an Schnittstellen für Steuerbefehle (Tenorziffer 2a); Mindestanforderungen für Dokumentation von Steuerbefehlen (Tenorziffer 2b) sowie Parameter für An- und Rücknahme von Störungen (Tenorziffer 2c). Die bundeseinheitlichen Empfehlungen nach dem Stand der Technik zu den Tenorziffern 2 e, f und g folgen am 1. Januar 2025. 

Ebenfalls von Bedeutung ist der sogenannte Universalbestellprozess, der die Bestellung von Steuerungshandlungen über Marktkommunikation festlegt.

Weitere wichtige Rahmenbedingungen sind die Technischen Richtlinien TR-03109-1 und TR-03109-5 des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Die TR-03109-1 definiert Anforderungen für ein Smart-Meter-Gateway, während die TR-03109-5  Mindestanforderungen an Kommunikationsadapter im HAN des SMGW beschreibt.

VDE FNN begleitet den regulatorischen Prozess sowie das Konsultationsverfahren seitens BNetzA und BSI aktiv mit seiner technischen Expertise. Unsere Positionspapiere dazu nachfolgend.

Grundvoraussetzung für eine funktionierende Steuerung von Flexibilitäten über intelligente Messsysteme ist die Technik. Basiszähler, Smart Meter Gateway und Steuerbox müssen modular aufeinander aufbauen und herstellerübergreifend, das heißt interoperabel, einsetzbar sein. VDE FNN erarbeitet unter anderem Lastenhefte für den Basiszähler, das Smart-Meter-Gateway und die Steuerbox. Auf Grundlage dieser Lastenhefte entwickeln Hersteller ihre Geräte. Für die Administration von Steuerboxen werden Leitplanken und konkrete Umsetzungsempfehlungen im VDE FNN Hinweis „Steuerbox-Administrator“ gegeben.

Kupfer mit Köpfchen – Intelligenz nutzen

Neben dem kurativen Noteingriff des Verteilnetzbetreibers im Fall von akuten Engpässen im Niederspannungsnetz nach § 14a EnWG arbeitet VDE FNN bereits seit 2013 an Konzepten, die eine optimale Auslastung des vorhandenen Stromnetzes durch präventive, d.h. vorausschauende, Steuerungsmaßnahmen forcieren. Ziel ist, basierend auf prognostizierten Netzengpässen mit Hilfe des Einsatzes von bspw. organisatorische Instrumente, das Entstehen von Engpässen zu vermeiden. Dadurch kann der für Endkunden verpflichtende kurative Eingriff des Netzbetreibers vermieden werden. Als zentraler Bestandteil des vorausschauenden Steuerns wurde in den Gremien des VDE FNN die sogenannte Koordinierungsfunktion (KOF) entwickelt.

Langfristig ist VDE FNN überzeugt, dass durch das Nutzen von Steuerungsmöglichkeiten, ein volkswirtschaftlich optimierter Netzausbau erreicht und damit der derzeit angestrebte Ausbau des Stromnetzes zur unwirtschaftlichen und technisch quasi unmöglichen „Kupferplatte“ vermieden werden kann. Dies bedeutet nicht, dass Netzausbau grundsätzlich vermieden oder verhindert werden soll, sondern sich Netzausbau und Intelligenz ergänzen.

Anfang Oktober 2022 hat VDE FNN hierfür den Impuls „Gesamtkonzept zur Steuerung mit intelligenten Messsystemen“ veröffentlicht. Dieses zeigt auf, wie die Steuerung von mehreren Millionen Flexibilitäten in Zukunft über intelligente Messsysteme umgesetzt werden kann. Das Zielbild ist hierbei die Steuerung am digitalen Netzanschlusspunkt, keine Steuerung von Einzelanlagen. Eine Steuerung ermöglicht, das Netz effizient auszulasten, Erzeugung und Verbrauch aufeinander abzustimmen sowie Speichermöglichkeiten zu integrieren. Die Koordinierungsfunktion als zentraler Bestandteil soll in dem Konzept präventiv dafür sorgen, dass das Stromnetz nicht durch unkoordinierte Steuerungshandlungen von Lieferanten überlastet wird.

Die regulatorischen Entwicklungen sehen derzeit eine Koordination beim Verteilnetzbetreiber nicht vor. Stattdessen soll der Markt frei agieren und der Netzbetreiber kann im Fall einer detektierten Netzüberlastung kurativ eingreifen. Steuerungsbefehle des Netzbetreibers sind hierbei in einer FNN Steuerbox immer höher priorisiert.

VDE FNN überarbeitet derzeit das Gesamtkonzept und prüft Lösungen, präventive Instrumente dennoch perspektivisch zu realisieren. Ein Ausblick auf mögliche vorausschauende Steuerungsmaßnahmen wird im zweiten Teil des VDE FNN Hinweises „Netzbetrieb mit Flexibilitäten“ gegeben.

Für die zielgerichtete Umsetzung der Steuerung von Flexibilitäten über intelligente Messsysteme hat VDE FNN eine Systemarchitektur sowohl für langfristige als auch für kurzfristige Steuerbefehle entwickelt, auf dem die Aktivitäten der Projektgruppen aufbauen.

Ergebnisse

Alle Arbeitsergebnisse von VDE FNN im Themenfeld „Steuerung über intelligente Messsysteme“

Aktuelle Arbeit des Lenkungskreises „Metering und Digitalisierung“

Einen Einblick in die derzeitigen Ziele und Arbeitsprogramme einzelner Projektgruppen des Lenkungskreises „Metering und Digitalisierung“, der derzeit maßgeblich die Aktivitäten rund um die Steuerung in der Niederspannung im VDE FNN koordiniert, geben die veröffentlichten Projektsteckbriefe.