Deutschland ist in Transformation

Die “Energiewende” im Land treibt uns weg von fossilen Energieträgern hin zu erneuerbaren Alternativen.
Das bedeutet vor allem mehr Elektrifizierung – sowohl auf der Angebot-Seite, als auch auf der Nachfrage-Seite. Dieser zusätzlich stetig wachsende Bedarf stellt nun größere Herausforderungen für die Stabilität der Elektrizitäts-Netze. Die Regierung reagiert mit einem Plan, die Infrastruktur zu modernisieren und bereit für die Zukunft zu gestalten. Wie?

Ziel: Smarte, digitalisierte Energie-Netze mit Mehrwert.

Maßnahme 1:

Stärkung der Netze durch digitales Monitoring und bedarfsorientierte, aktive Entlastungsteuerung/”Dimmung” (gem. §14a EnWG) [ab Jahr 2025].

Maßnahme 2:

Erhöhung der Mehrwerte durch tiefergehende, bi-direktionale Anbindung der Teilnehmer (vor allem “Prosumer”) [ab Jahr 2030].

§14a EnWG zur Rettung! Basics für Dummies:

Das Energiewirtschaftsgesetz und insbesondere der Paragraf 14a regeln, wie die Nachfrage nach Strom eingreifend abgesenkt werden darf. Der Netzbetreiber bekommt das Recht, bestimmte Verbraucher in ihrem Bezug aus dem Netz zu drosseln. [Häufig wird auch von “dimmen” in diesem Zusammenhang gesprochen]. Im Gegenzug darf der Netzbetreiber den Anschluss einer Anlage an das Netz nicht mehr mit der Begründung einer möglichen Netzüberlastung ablehnen!

Steuerbare Verbrauchseinrichtungen können im Notfall (Überbelastung des Netzes durch hohen Bezug) gedrosselt/gedimmt werden, um das Gesamtnetz zu entlasten und stabil zu halten. Nicht-steuerbarer Haushalts-Strom ist davon NICHT betroffen! Auch eine komplette Abschaltung der SteuVE ist NICHT vorgesehen!

Was sind ‘steuerbare Verbrauchseinrichtungen’?

Ab 01.01.2024 im Niederspannungsnetz in Betrieb genommene steuerbare Verbrauchseinrichtungen (=SteuVE) sind folgende Geräte in vier Kategorien:

• Wärmepumpen inkl. Heizstab
• (Nichtöffentliche) Ladepunkte für eAutos aka. “Wallbox”
• (Strom-)Speicher
• Klimageräte (zur Raumkühlung)

deren elektrische Aufnahmeleistung pro Kategorie in Summe 4,2 kW überschreitet. Dabei gilt stets die potenzielle, Leistungsaufnahme – das heißt: Zum Beispiel eine Batterie, die gar nicht für den Netzbezug konfiguriert ist, zählt auch zu den SteuVE!

{Abbildung: Steuerbare Verbrauchseinrichtungen gem §14a EnWG}

Ablauf der Ansteuerung im Dimmungs-Fall:

Netzbetreiber stellt Regelungsbedarf fest: Sendet diskriminierungsfrei ein Signal zur zeitlich begrenzten Dimmung aus Die Hardware des Anlagenbetreibers empfängt das Signal und dimmt die SteuVE entsprechend den Einstellungen. Jede SteuVE soll jeweils höchstens auf 4,2 kW gedimmt werden, nicht tiefer.

Die Dimmung kann per Direktsteuerung erfolgen oder zentral per EMS. Auch Mischformen sind möglich.

Welche Geräte benötigt man für eine “Steuerbare Anlage”?

Zur steuerbaren Anlage gehören folgende Geräte:

• Moderne Messeinrichtung: Ein moderner, digital auslesbarer Zähler.
• Smart Meter Gateway: Empfangsgerät zur Kommunikation mit der Außenwelt.
• Steuerbox: Ein vom BSI zertifiziertes Gerät zur technischen Umsetzung der Dimmung/Weitergabe des Steuerungs-Signals.
• Gegebenenfalls Kompatibilitäts-Adapter zur Anbindung älterer Gerätereihen (z.B.: Klimagerät-Adapter von Loxone).

Die “Steuerbox” ist nach aktuellem Stand (Mitte 2024) noch nicht auf dem Markt verfügbar! Einige Hersteller bauen die Steuerbox direkt in ihre bereits bestehenden Produkte ein.

{Abbildung: Übersicht Steuerbarkeit nach §14a EnWG}

Zu den Pflichten des Anlagenbetreibers gehören laut Gesetz:

1. Steuerbarkeit auf seine eigenen Kosten(!) sicherstellen
2. Umsetzung der Steuerbarkeit schriftlich dokumentieren
3. Netzbetreiber stets auf dem aktuellen Stand halten

Der Anlagenbetreiber bekommt für seine Mühen, die Steuerbarkeit herzustellen, eine monetäre Kompensation: Reduzierte Netzentgelte nach drei möglichen Modulen zur Wahl.
Das Netzentgelt ist der Preis für die Nutzung, die jeder Netznutzer, der Strom durch das Versorgungsnetz leitet, an den Netzbetreiber zahlen muss.

• Modul 1: Pauschale Reduzierung des Netzentgelts (110 EUR – 190 EUR im Jahr)
• Modul 2: 60 % rabattiertes Netzentgelt auf den Verbrauch der SteuVE (Smartmeter erforderlich)
• Modul 3: [Ab 2025] Pauschale Reduzierung des Netzentgelts + zeit-variable Reduzierung des Netzentgelts im jeweiligen Tarif (Energie-Management-System = EMS erforderlich)

Die Abrechnung erfolgt über die (reduzierte) Rechnung-Summe des Stromlieferanten.

§14a EnWG zur Rettung! Details für Fortgeschrittene:

Bei Einsatz eines Energie-Management-Systems in der Anlage darf die Gesamt-Mindestleistung gemäß einer Gleichung mit Gleichzeitigkeitsfaktor berechnet werden:

{Abbildung: Mindestleistung mit Gleichzeitigkeitsfaktor (Quelle: Gregor Jaschke, KEDi)}

{Abbildung: Mindestleistung mit Gleichzeitigkeitsfaktor (Quelle: Gregor Jaschke, KEDi)}

In dem u. g. Szenario über eine Direktansteuerung (ohne EMS) kann zum Beispiel die Wallbox nur 4,2 kW Leistung herausgeben. Mit intelligenter, zentraler Ansteuerung über ein EMS, kann die lokale PV-Produktion miteinbezogen werden und mit den übrigen Strömen verrechnet werden. Somit lässt sich die Gesamtenergie effizienter nutzen!

{Abblidung: Szenario mit und ohne EMS}

Mehr Informationen hierzu sind sehr gut und leicht verständlich aufbereitet beim Kompetenzzentrum Energieeffizienz durch Digitalisierung (KEDi) zu finden.

Warum EMS einsetzen?

Ein Energie-Management-System (EMS) ist eine Software, die es erlaubt, Energie-Ströme vorteilhaft innerhalb der Anlage zu lenken. Ein EMS kann lokal in einer Hardwarebox mit zusätzlichen Anschlüssen zur Geräte-Kommunikation betrieben werden oder online über diverse Cloud-Dienste genutzt werden.

Das EMS misst alle relevanten Energieflüsse innerhalb eines Systems und kann je nach Nutzer- (bzw. Prioritäts-Vorgaben) entscheiden, wann, wie lange und wohin die Energie geleitet werden soll, um so am effizientesten genutzt werden zu können.

Zahlreiche Photovoltaik-Komponenten-Hersteller stehen bereits heute mit ihren integrierten Produkten in der Pole-Position. Der österreichische Hersteller Fronius z. B. bietet über seine Wechselrichter-Serie bereits jetzt u. a. die Möglichkeit dynamische Stromtarife zu nutzen, Energie in externe Geräte wie Warmwasser (über Fronius-Ohmpilot) zu leiten oder PV-Überschussladen (über Fronius-Wattpilot) zu nutzen. Es ist vermutlich nur noch eine Frage der Zeit, bis Features für die Steuerung nach §14a EnWG dem Kunden zur Verfügung gestellt werden.

{Abbildung: EMS Dashboard}

{Abbildung: EMS Dashboard, Historie}

{Abbildung: EMS Dashboard, Dynamisch Stromtarife (Tibber)}

Vorteile eines EMS:

• Schafft Visualisierung und Transparenz durch ganzheitliche Betrachtung und gemeinsame Optimierung der Nutzung
• Kostensenkung durch reduzierten Netzbezug oder Nutzung von dynamischen Stromtarifen
• Maximierung des Eigenverbrauchs der eigenen Stromproduktion mit Einbezug der lokalen PV-Erzeugung bzw. Batteriespeichers (z.B.: PV-Überschuss-Laden)
• Nutzung von fortgeschrittenen Algorithmen (Wetterprognosen, Marktprognosen , Neuronale Netze, Künstliche Intelligenz, etc.)
• Ermöglicht neue (künftige) Erlösmöglichkeiten (Direktvermarktung der eigenen Solarproduktion, Netzdienlicher Bezug & Speicherung beim bi-direktionalem Laden, etc.)
• Befähigt zur netzdienlichen Teilnahme an Smart Grids zur Stabilisierung der Netze zum Wohle der Allgemeinheit

Welches EMS einsetzen?

Nach aktuellem Stand in 2024 ist es schwer zu sagen, da Hardware-seitige Umsetzung noch nicht im Markt oder gar beim Endkunden angekommen ist.
Als Befürworter von lokalen Lösungen beobachten wir derzeit folgende Systeme:

• Solar Manager
• OpenEMS
• Smartfox Pro 2

Wer mutig ist und Cloud-Dienste allgemein nicht scheut, kann gerne auf vielversprechende Anbieter wie:

• Clever-PV
• Zerofy

ein Auge werfen.

Mehr Input zu potenziellen EMS-Kandidaten bietet u.a. die Energie-Zukunft-Schweiz.

Weitere, sachdienliche Vorschläge, Hinweise und Anmerkungen von eurer Seite sind hier stets willkommen!

EMS integriert im Smart-Home-Server?

Das EMS ist ein hochkomplexes Gebilde. Aus unserer Sicht kann es nur schwer in die allgemeine Smart-Home-Steuerung direkt eingebunden werden – vor allem bei Do-It-Yourself-Ansätzen. Sinnvoller ist es die Spezial-Fähigkeiten separat im abgeschlossenen System des EMS zu nutzen. Das EMS kann immernoch als Informations-Zuspieler an das Smart-Home-System dienen. Das Smart-Home-System reichert dann als passiver Teilnehmer durchaus die Gesamt-Visualisierung an.

Fazit

Smart-Homes im Verbund mit einem EMS helfen Energie effizient zu nutzen, Kosten zu sparen, fördern die Netzdienlichkeit und somit das Gemeinwohl und dienen letztendlich somit auch dem allgemeinen Umweltschutz.

LETZTES UPDATE: 09.07.2024