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Bosch Software Innovations
Software Innovations · Energiemanagement
Stromnetz Berlin
Stromnetz Berlin

StromPager: Smart Grid in Berlin mit Bosch Software Innovations

Stromnetz Berlin ‒ Premiere für eine neue funkbasierte, digitale Steuerung des Stromnetzes

Die Anforderungen

Für die zuverlässige, sichere und kosteneffiziente Steuerung von Lasten und dezentralen Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz suchte der Berliner Verteilnetzbetreiber nach einer Lösung, die gleichzeitig für die zukünftigen Anforderungen eines Smart Grid gerüstet ist:

  • Zuverlässiges Steuern einer großen Zahl an dezentralen Verbrauchs- und Erzeugungsanlagen, um Netzstabilität zu gewährleisten
  • Platzsparend und kostengünstig in Betrieb und Unterhalt

Die alte Infrastruktur erreicht das Ende ihrer Lebensdauer und steht zum Austausch an.

Lösungsweg und Ergebnis

Der Lösungsweg
Mit dem öffentlichen Mobilfunknetzbetreiber e*Message und Bosch Software Innovations realisierte Stromnetz Berlin ein System, das künftig wichtige Steuerungsfunktionen für netzdienliche und netzkritische Zwecke in Tausenden von Kundenanlagen sicher und zuverlässig übernimmt.
Die Ziele:

  • Wirtschaftlich weitreichende Skalierbarkeit, von Einzelanwendungen bis zu Hunderttausenden Empfängern
  • Hohe Ausfallsicherheit Schutz vor Missbrauch entsprechend aktueller IT-Sicherheitsstandards
  • Zentralisierung komplexer Funktionen
  • Fernparametrier- und Fernsteuermöglichkeit für den einzelnen Empfänger

Die Lösung: Der StromPager, der schon heute viele Erfordernisse eines Smart Grid erfüllt.

Das Ergebnis
Im September 2014 feierte der StromPager Premiere: Als erstes Verteilnetz in Deutschland werden Verbrauchsund Erzeugungsanlagen mit der Pagerfunktechnologie intelligent gesteuert. Gegenüber herkömmlichen Rundsteuersystemen konnte der Funktionsumfang deutlich erweitert werden. Einige der wichtigsten Leistungsmerkmale:

  • Zeitführung über ein authentifizierbares Zeitsignal
  • Sicherheit durch starke digitale Signaturen
  • Befehle unterschiedlicher Wirksamkeit (sofort oder zeitgesteuert mit bzw. ohne Nachsteuerung)
  • Individuell parametrierbare Gruppen- aber auch Einzelsteuerung
  • Fernparametrierung autarker Schaltprogramme (Zeitschaltuhrenfunktion)
  • Integrierte Priorisierung von Schaltprogramm, normalem Befehl und Not-Befehl der Leitwarte

Neues Lösungskonzept für die Steuerung dezentraler Anlagen

Die dezentrale, volatile Stromerzeugung und neue Verbraucher wie Elektromobile stellen völlig andere Anforderungen an die Stromnetze von heute. Einfaches Verteilen von Strom aus zentralen Kraftwerken war gestern. Heute müssen Anlagen sowohl verbrauchs- als auch erzeugerseitig schnell, gezielt, zuverlässig und sicher gesteuert werden. Die vom Berliner Verteilnetzbetreiber für die Anlagensteuerung bislang genutzte Tonfrequenz-Rundsteuerung war technisch überholt und nicht mehr wirtschaftlich zu betreiben. Es galt, die alte Infrastruktur abzulösen, daher suchte die Stromnetz Berlin nach neuen zukunftsfähigen Wegen, um auch die zukünftigen Anforderungen eines Smart Grid in Berlin zu erfüllen. Gemeinsam mit e*Message und Bosch Software Innovations wurde der StromPager entwickelt und im September 2014 in Betrieb genommen. Damit verfügt Berlin über das erste Verteilnetz in Deutschland, das ein für den Energiemarkt neues Lösungskonzept nutzt, um die ersten Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen intelligent zu steuern.

Smart Grid – in Berlin ist das Realität

In den nächsten Jahren sollen sukzessive alle Bestandsanlagen (Last und Erzeugung) mit dem StromPager intelligent gesteuert werden. Das betrifft alle Arten von Anlagen des Verteilnetzbetreibers: Nachtspeicheröfen, Wärmepumpen, Ladesäulen für E-Fahrzeuge, Erzeugungsanlagen gemäß §11 EEG und nicht-öffentliche Beleuchtung.
Mit dem StromPager lassen sich heute Gruppen und Einzelempfänger stufenweise ad-hoc, zeitverschoben und über Fahrpläne regulieren. Teilweise haben die Anlagen feste Vorgaben für die Schaltzeiten, teilweise täglich wechselnde. Anlagen mit festen Schaltzeiten werden ideal über definierte Fahrpläne gesteuert. Fernparametrierung sorgt dafür, dass Anlagen wie Nachtspeicheröfen effizient bspw. mit täglich wechselnden Schaltzeiten je nach Wetterlage geregelt werden. Zudem lassen sich Schaltaufträge terminieren und zeitverschoben ausführen. All das schafft die nötige Flexibilität, um die heutigen und zukünftigen Herausforderungen des dezentralen Energienetzes zu meistern.
Innerhalb von Sekunden kann z.B. sichergestellt werden, dass Einspeiser im Bedarfsfall gedrosselt oder abgeschaltet werden und dass das Netz stabilisiert wird.

 Überblick Kommunikationsweg
Überblick Kommunikationsweg
 Benutzeroberfläche des StromPagers
Benutzeroberfläche des StromPagers

Sicherheit an erster Stelle – für sicheres Schalten

Die Übertragung der Schaltbefehle orientiert sich an den Anforderungen des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI). Sie ist manipulations- sowie ausfallsicher. Die Funktechnologie nutzt ein eigenes Datenformat, welches Stromnetz Berlin zusammen mit e*Message entwickelt hat. Darüber hinaus umfasst das Sicherheitskonzept unter anderem:

  • Die Signierung der Steuerbefehle mit Kryptografieverfahren, die das BSI in der Technischen Richtlinie zum Messsystem (BSI TR-03116-3) vorgibt
  • Sequenznummernfolgen und Zeitfenster für den Befehlsempfang
  • Ein redundantes Architekturkonzept mit Authentifizierungsmechanismen für Systemzugriffe

Funkfrequenz für höchste Abdeckung und Zuverlässigkeit

Das Funkrufnetz existiert seit Jahren und wird u.a. auch für Alarmierungs- und Benachrichtigungsdienste von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) genutzt. 800 Sendestandorte mit entsprechender Sendeleistung (100 WErP) für den Pagerfunk in Deutschland garantieren hohe Flächenabdeckung (99,9%). Dank Gleichwellentechnik ist die Netzstruktur überlappend und daher ausfallsicher angelegt. Die Steuerung erfolgt über einen günstigen Frequenzbereich für die Versorgung in Gebäuden (UHF/70 cm). Die Funkwellen durchdringen Wände jeglicher Stärke, so dass auch Empfänger, die im Keller angebracht sind, erreicht werden. Damit verfügt das System über wesentliche Vorteile gegenüber anderen Rundsteuertechnologien.

Software statt Kupfer – Betriebskosten optimiert

Mit der Entscheidung, in diese Software zu investieren, hat sich Stromnetz Berlin klar für die Zukunft entschieden. Die alte Tonfrequenzrundsteuerung (TFR) ließ sich nur noch unwirtschaftlich betreiben; die Ersatzinvestitionen und Wartungskosten sind hoch. Die Betriebs- und Instandhaltungskosten für die neue Funkrundsteuertechnik sind wesentlich geringer:

  • geringe Anschaffungskosten der Empfänger und einfache Integration in die Anlagen
  • wesentlich geringere Betriebs- und Instandhaltungskosten für die IT-Infrastruktur gegenüber den teuren Anlagen der Tonrundsteuerung sowie z.B. die kostengünstige Fernparametrierung der Empfänger
  • geringer Platzbedarf in den Umspannwerken

Der StromPager – Anlagen intelligent steuern und gleichzeitig die Betriebskosten optimieren. Auch das ist smart.

"Mit dem Broadcast System tragen wir zu einer deutlichen Verringerung des Risikos von Stromausfällen im Berliner Netz bei. Auch können wir jetzt gezielt auf einzelne Anlagen oder auf ganze Gruppen von Anlagen [...] steuernd zugreifen."
Dr. Helmar Rendez, Stromnetz Berlin GmbH

Und morgen? Kann das Berliner Netz noch smarter werden?

Bereits heute wird eine große Zahl von Anlagen in Berlin netzdienlich gesteuert. Unter Einbeziehung der Wetterdaten und des Tageszeitenkalenders können nun andere, besser passende Schaltzeiten umgesetzt werden. Weitere Anwendungsfälle, die durch traditionelle TFR nicht oder schlecht realisierbar sind, werden nun möglich, z.B. die gezielte Steuerung von Ladesäulen für Elektrofahrzeuge. Dieses Beispiel zeigt, welche Potenziale die neue Technologie bietet.
Einen flächendeckenden Rollout intelligenter Messsysteme gibt es derzeit in Deutschland noch nicht. Der StromPager kann die intelligenten Messsysteme ergänzen, wodurch weitergehende Anwendungsfälle und Szenarien, die heute noch nicht möglich sind, umsetzbar werden.

Über Stromnetz Berlin GmbH

Als Eigentümer des Stromverteilungsnetzes und der dazugehörigen Netzanlagen sorgt die Stromnetz Berlin GmbH für die sichere und zuverlässige Energieversorgung der Hauptstadt.

Das Unternehmen ist zuständig für den Anschluss der Stromabnehmer und -einspeiser in Berlin. Es stellt Stromzähler zur Ermittlung der verbrauchten und eingespeisten Energie zur Verfügung. Stromnetz Berlin errichtet und betreibt das Stromnetz, wartet es, hält es instand und betreut 2,3 Millionen Haushalte und Gewerbetreibende bei der Nutzung des Netzes.

Zum Stromverteilungsnetz von Berlin gehören mehr als 36.000 Kilometer Stromleitungen in den Netzebenen Hoch-, Mittel- und Niederspannung. In knapp 11.000 Netzanlagen wird der Strom von der Hochspannung auf die Mittel- und Niederspannung umgewandelt und an die Kunden verteilt.

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Ihr Ansprechpartner für weitere Fragen

Steffen Lehmann
Steffen Lehmann
Director Sales

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