Gemäss Stromversorgungsgesetz (StromVG) müssen Netzbetreiber bis 2027 alle herkömmlichen Stromzähler durch Smart Meter ersetzen. Intelligente Stromzähler nach neustem Stand der Technik sind für die erfolgreiche Umsetzung der Energiestrategie 2050 eine entscheidende Voraussetzung. Denn sie machen die Stromversorgung und die Stromnetze langfristig effizienter und damit günstiger.
Die meisten Smart Meter kommunizieren via Stromnetz, um die von ihnen erhobenen Daten zu übertragen. Diese Datenübertragungstechnik nennt sich «Powerline Communication» (PLC). Der Vorteil liegt darin, dass Daten übertragen werden können, ohne Ethernet oder Mobilfunk zu verwenden – es werden bereits bestehende Leitungen des Mittel- und Niederspannungsnetzes genutzt.
Für einen reibungslosen Betrieb und Unterhalt sowohl der Smart Meter als auch der Stromnetze ist es entscheidend, dass die Datenübertragung im PLC-Netzwerk ungestört funktioniert. Entsprechend müssen Energieversorgungsunternehmen (EVU) bereits bei der Vorbereitung auf das Projekt «Smart Meter Rollout» die Weichen richtig stellen, damit das PLC-Netzwerk später eine einwandfreie Datenübertragung ermöglicht. Die Smart Meter müssen korrekt parametriert werden, damit sie die gesetzlich vorgeschriebenen Werte über den Datenkonzentrator an die Systeme weiterleiten können. Gegebenenfalls werden auch weitere Daten von Wasser- oder Gaszählern benötigt.
Für die Analyse eines PLC-Netzwerks ist es vorteilhaft, wenn die Datenmenge, die das Netzwerk verarbeiten muss, von Anfang an vorhanden ist.
Abbildung 1: Schema Energiezukunft (Quelle: PLC SOLUTION GmbH Schulungsunterlagen Clean Up Handbuch)
Smart Meter Rollout
Bevor die konventionellen Zähler durch intelligente Messgeräte ersetzt werden können, muss ein richtig parametrierter Datenkonzentrator im Netz installiert werden. Es wird empfohlen, bei diesem ersten Schritt eine Frequenzmessung vorzunehmen, um den allgemeinen Zustand des Netzes zu analysieren. Treten starke Störeinflüsse auf, sollten diese noch vor dem Rollout schnellstmöglich ermittelt und gefiltert werden. Der Wechsel von konventionellen Zählern auf Smart Meter sollte vom Datenkonzentrator ausgehend strangweise oder Stück für Stück nach aussen erfolgen. Somit können die Smart Meter ihr Netzwerk effizient aufbauen und es werden von Anfang an keine Ressourcen für unnötiges Routing verschwendet. Die ersten Smart Meter im Netzverbund werden bereits ausgelesen und helfen den weiteren Smart Metern, sich zu vernetzen. Wird dieser systematische Vorgang eingehalten, kann die PLC-Kommunikation überwacht und falls nötig sofort interveniert werden. Dies führt zu einem reibungslosen Übergang in den Betrieb und Unterhalt der Smart Meter Netzwerke.
Clean Up
Der Unterhalt von PLC-Netzwerken wird Clean Up genannt und ist unerlässlich für einen sauberen Betrieb der Smart Meter. Für die Analyse von PLC-Netzwerken sind sehr gute Kenntnisse aller Prozesse im Netzwerk, ein hohes elektrotechnisches sowie kommunikationstechnisches Fachwissen und Interpretationserfahrung erforderlich. Die Messungen werden mit Spektrumanalysatoren durchgeführt – vorzugsweise mit Messgeräten, die sowohl über die Spannung als auch über den Strom eine Frequenzanalyse ermöglichen. Ausserdem gibt es Sniffer-Tools, die die Kommunikation zwischen den verschiedenen Knoten im Netzwerk darstellen können und somit wertvolle Anhaltspunkte für die Optimierung des Netzwerks liefern.
Optimierung von PLC-Netzwerken
Einer der grossen Vorteile von PLC ist, dass die Optimierung eines Netzwerks möglich ist. Anhand der Routen der Smart Meter kann man sich einen Überblick über das Netzwerk verschaffen und durch gezielte Messungen Schwachstellen lokalisieren. Mit Hilfe von 3-Phasen-Repeatern kann ein besseres Routing und somit ein effizienteres Netzwerk erzwungen werden. Ausserdem können durch die 3-Phasen-Repeater auch die Signalqualität verbessert und die Reichweite ausgebaut werden. Dies ist eine effizientere und kostengünstigere Alternative zu dezentralen Datenkonzentratoren.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Optimierung von PLC-Netzwerken ist, dass die Datenrate steigt und somit das Netzwerk schneller und weniger störungsanfällig arbeitet. Das gesamte Netzwerk hat mehr Kapazität für weitergehende Aufgaben wie Firmware-Updates, Tarifanpassungen, Lastmanagement, eventuell Netzqualitätsmessungen usw.
Fazit
Die richtige Vorgehensweise bei der Planung und Installation von Smart Metern ist entscheidend für die gesamte Prozesskette. Das Projekt «Smart Meter Rollout» ist ein umfassender Technologiewechsel und ein grosses IT-Projekt. Die Energiestrategie der Schweiz sieht eine flächendeckende Verbreitung von Smart Metern vor, die den Anforderungen einer bidirektionalen Kommunikation gerecht werden müssen – nicht nur einer Zählerfernauslesung (ZFA) für die Verrechnung. Das erfordert oft eine jahrelange Vorbereitung und Umsetzung. Die PLC-Netzwerke müssen möglichst zeitnah von spezialisierten Fachkräften begutachtet und allfällige Optimierungen durchgeführt werden. Smart Metering über PLC kann aufwendiger sein als andere Technologien, bietet jedoch den grossen Vorteil, dass man nicht von der Infrastruktur Dritter abhängig ist. Smart Metering über PLC bedeutet, ein Netzwerk aufbauen und instand halten – für das Smart Grid der Zukunft.
Die PLC SOLUTION GmbH ist ein Start Up Unternehmen, das im November 2023 gegründet wurde und seit dem 1. Januar 2024 operativ im Bereich Clean Up tätig ist. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt die EVU bei dem Projekt «Smart Meter Rollout» zu unterstützen. Mit ihrer Erfahrung in der Analyse und Optimierung von PLC-Netzwerken hilft die PLC SOLUTION GmbH den EVU, die Vorgaben des Bundes zu erfüllen und sich für die Herausforderungen der Energiezukunft zu rüsten.
Getreu dem Motto: PLC SOLUTION | THE SMART SOLUTION
