Stromzähler für das Energiemanagement

Wie wäre es mit einem Fieber-Thermometer, das in 10°C-Schritten die Temperatur anzeigt – hat der Patient 20, 30 oder 40 Grad Körpertemperatur? Völlig unbrauchbar? Stimmt genau! Leider ist es bei den Smart Metern (intelligenten Energiezählern), die heute in Umlauf gebracht werden, häufig das selbe Problem. Nicht jeder Zähler ist für das Energiemanagement geeignet – auch wenn “smart“ drauf steht. Lest in diesem Beitrag, was ein Smart Meter ist, und worauf es ankommt, wenn er für das Energiemanagement mit dem Sunny Home Manager oder einem Batteriespeicher eingesetzt werden soll.

Ein neuer Smart Meter (l.) und ein alter Ferraris-Zähler (r.)

Was versteht man unter einem Smart Meter?

Früher wurden üblicherweise mechanische Drehscheibenzähler – so genannte  „Ferraris-Zähler“ – verwendet. Diese wurden typischerweise einmal pro Jahr abgelesen. Heute ist bei neuen Elektroinstallationen oder größeren Sanierungsarbeiten der Einsatz von Smart Metern vorgeschrieben. Ein solcher Smart Meter kann genutzt werden, um die Zählerstände zu ermitteln. Er kann diese Daten aber auch an ein weiteres Gerät übertragen, welches die Zählerdaten aufzeichnet und auf Basis dieser Daten Entscheidungen trifft – so ein Gerät ist zum Beispiel der Sunny Home Manager.

Wenn man etwas als “smart“ bezeichnet, ist damit etwas cleveres, schlaues, intelligentes gemeint. Allein Messwerte zu erfassen und auszugeben finde ich jedoch noch nicht unbedingt so clever. Richtig „smart“ wird das Ganze erst, wenn eine intelligente Nutzung des Zählers hinzu kommt. Wird zum Beispiel im Haushalt Energie durch eine intelligente Steuerung ökologisch oder finanziell optimiert eingesetzt, spricht man von einem Smart Home. Wenn man viele Haushalte mit Smart Home-Funktionen zusammen nimmt und diese den Netzbedürfnissen entsprechend steuert, ist die Rede von einem so genannten „Smart Grid“.

Die Smart Meter sollen den eigenen Verbrauch für den Kunden sichtbar machen. Neue Tarifmodelle sollen den Kunden ermöglichen, Geld zu sparen, wenn der Kunde seinen Verbrauch zum Vorteil des Netzes anpasst. Dazu sind die Energieversorger schon seit einiger Zeit gehalten, Tarife anzubieten, die den Kunden diese Möglichkeit bieten. Leider gibt es diese Tarife noch nicht, und auch die transparente Darstellung des Verbrauchs ist kaum verbreitet. Die Photovoltaik dagegen bietet zeit- und lastvariable Tarife schon heute: Während der Verbraucherstrompreis heute (Stand April 2013) im Durchschnitt bei über 28,73 ct/kWh liegt, entgehen einem Photovoltaik-Anlagenbetreiber heute lediglich 14,8 ct / kWh an Einspeisevergütung, wenn er den PV-Strom selbst verbraucht. Bei Anlagen mit Wirkleistungsbegrenzung wird z. B. Strom bei Leistungen über 70% der Generatornennleistung gar nicht mehr vergütet, und steht daher sogar für 0ct / kWh – also kostenlos – zur Verfügung. Grund genug, diesen günstigen Strom zu nutzen!

Wie finde ich heraus, ob mein Zähler tauglich und mit dem Sunny Home Manager kompatibel ist?

Einen ersten Anhaltspunkt bietet das Datenblatt des jeweiligen Zählers. War diesem kein Datenblatt beigelegt, lassen sich die Daten oft auch aus dem Internet herunterladen. Dazu kann man entweder nach dem Muster „Hersteller + Modell + Datenblatt“ oder „Hersteller + Modell + Technische Daten“ googeln. So sollten die Datenblätter leicht zu finden sein. Ist dies nicht der Fall, kann in der Regel der Hersteller selbst weiter helfen. Besonders die Wirkleistungsbegrenzung, also die Abregelung auf 70% oder 60%, stellt hohe Anforderungen an den Zähler. Dieser muss so schnell Informationen liefern, dass auf Basis dieser Wechselrichter in ihrer Leistung kontinuierlich angepasst werden können.

Zu Beachten: Nur wenn der Zähler eine ausreichende Genauigkeit aufweist, ist die Kombination aus Zähler und Sunny Home Manager auch zur Wirkleistungsbegrenzung geeignet!

Bei S0-Zählern müssen 500 Impulse/kWh geliefert werden. Für Anlagen deren maximal erlaubte Netzeinspeisung 1,5 kW überschreitet, genügen auch 250 Impulse/kWh. Außerdem muß ein S0-Zweirichtungszähler zwei separate S0 Anschlüsse besitzen, die jeweils saldierend ausgeführt sind (zu saldierenden und nicht saldierenden Zählern komme ich später noch).

Bei D0-Zählern muss die Genauigkeit bei 1Wh liegen. Vorteilhaft ist hierbei eine höhere Genauigkeit – also mehr Impulse pro kWh und kleinere Werte bei der Zählerauflösung. Beste Ergebnisse erzielt man mit S0-Zählern, die etwa 1.000 Impulse/kWh liefern (wobei sich gezeigt hat, dass Zähler mit sehr hohen Impulsraten wie z.B. 10.000 Impulse/kWh ebenfalls problematisch sind) oder mit D0-Zählern mit einer Auflösung von 0,1Wh – also 100 mWh.

• Einen Anhaltspunkt – aber keine Garantie – bietet der Planungsleitfaden, in dem eine Liste getesteter Zähler zu finden ist.
• Weitere Informationen zu der geforderten Genauigkeit sind in der Installationsanleitung des Sunny Home Managers zu finden.

SMA Smart Home mit Energy Meter und Einspeise- und Bezugszähler

Und wenn kein tauglicher Zähler bereit gestellt wird? Wie sorge ich dafür, dass ich einen tauglichen Zähler bekomme?

Wie immer gibt es mehrere Wege, die man einschlagen kann. Eine mögliche Vorgehensweise wäre:

• Dem Versorgungsnetzbetreiber möglichst frühzeitig genau mitteilen, welche Mindestvoraussetzungen der Zähler erfüllen soll.
• Falls der Zähler bereits geliefert wurde, um Austausch gegen einen tauglichen Zähler bitten. (Hierbei stellt der Versorgungsnetzbetreiber typischerweise den Zähler, während der Kunde für die Arbeiten des Elektrikers aufkommt)
• Wenn kein tauglicher Zähler bereit gestellt wird, um eine schriftliche Begründung bitten (manchmal wird dann doch eingelenkt) – sonst bleibt nur die Möglichkeit, selbst einen Zähler zu kaufen und einbauen lassen.

Letztendlich gibt es aktuell keine rechtliche Grundlage, um die Bereitstellung eines sinnvoll nutzbaren Zählers zu erzwingen – man ist also auf das Entgegenkommen des Versorgungsnetzbetreibers angewiesen oder muss im Fall der Fälle selbst in einen Zähler investieren. 

D0 oder S0 – was ist besser?

Daten heutiger Haushaltszähler werden üblicherweise auf einer D0- oder S0-Schnittstelle ausgegeben. S0-Zähler besitzen eine Impuls-Schnittstelle. Wird Strom verbraucht, gibt der Zähler Stromimpulse aus. Bei geringem Verbrauch haben die Impulse große Abstände, bei hohem Verbrauch kommen die Impulse sehr schnell hintereinander. Der Nachteil hierbei ist, dass man daraus nur die Leistung, nicht aber die Zählerstände ableiten kann. Ein weiter Nachteil ist, dass zwar hohe Leistungen gut aufgelöst werden können, geringe Leistungen jedoch nur sehr schlecht.

D0-Zähler dagegen liefern in regelmäßigen Abständen (alle 2-4 Sekunden) Datensätze, die die genauen Zählerstände und weitere Informationen enthalten. Diese Zähler ermöglichen die genaueste Auflösung des Verbrauchs, wenn die Zählerauflösung hoch genug ist.

Bei D0-Zähler gibt es oft das Problem, dass Zählerhersteller das Protokoll individuell interpretieren, Werte hinzufügen oder aussparen. Oft kürzen EVUs auch die Menge der Werte, die übertragen werden, bei der Bestellung ihrer Zähler. Es gibt ca. 900 EVUs in Deutschland mit mindestens 400 unterschiedlichen Anforderungen an das D0-Protokoll, sodass SMA nur die gebräuchlichsten Formate unterstützen kann. Daher ist es sinnvoll, schon bei der Anforderung eines solchen D0-Zählers darauf zu bestehen, dass er standardkonform, vollständig und mit ausreichender Genauigkeit (mindestens 1Wh, besser 0,1Wh) die Daten ausgibt.

D0-Zähler haben vielfach eine Magnethalterung für den Auslesekopf. Es ist wichtig, den Adapter nicht nur an der richtigen Stelle, sondern auch in der richtigen Orientierung anzubringen. Da der Auslesekopf bei Berührung leicht verrutscht, ist es vorteilhaft, den Auslesekopf zum Beispiel mit doppelseitigem Klebeband zu fixieren.

Saldierend oder nicht saldierend?

In Deutschland ist das Stromnetz dreiphasig ausgeführt. Das bedeutet, dass üblicherweise über drei Pfade Strom beim Verbraucher ankommt. Ein nicht saldierender Zähler betrachtet jede Phase getrennt, während ein saldierender Zähler alle zusammen betrachtet.

Ein einfaches Beispiel: – auf Phase 1 befindet sich ein Verbraucher mit einer Leistung von 1kW – auf Phase 2 liefert die PV-Anlage 1kW – auf Phase 3 passiert gerade nichts. Ein nicht saldierender Zähler sieht hier 1kW Verbrauch und 1kW Erzeugung. Ein saldierender Zähler dagegen sieht weder Erzeugung noch Verbrauch, weil beides zusammen betrachtet 0 kW ergibt. Physikalisch gesehen fließen tatsächlich 2 kW Leistung – durch die Vielzahl an Stromkunden gleicht sich dies jedoch statistisch mit einiger Sicherheit aus, sodass eine getrennte Betrachtung kaum notwendig ist.

Für den Eigenverbrauch spielt die Betrachtungsweise aber eine sehr große Rolle. Wie weiter oben erwähnt liegen die Stromkosten bei etwa 28 ct, die Vergütung für die Einspeisung bei 17 ct. Mit einem nicht saldierenden Zähler wird die oben genannte Beispielsituation wie folgt abgerechnet: 17ct Einspeisung – 28ct Verbrauch = -11ct In der selben Situation kann der saldierende Zähler den Verbrauch durch die Erzeugung decken – es fliesst in Summe kein Strom, daher fallen auch keine Kosten an. Deshalb sollten PV-Anlagen mit Eigenverbrauch immer mit saldierenden Zählern ausgestattet sein. Nach VDE AR-N 4105 sollen Zähler saldierend ausgeführt werden. Wenn man jedoch einen eigenen Zähler anschafft, muss man in jedem Fall darauf achten, einen saldierenden Zähler zu besorgen, damit die Steuerung korrekt funktioniert.

Welche Zähler werden benötigt?

Oft werden bis zu drei Zähler verbaut, wobei nicht alle wirklich erforderlich sind. Zwingend notwendig sind ein Netzeinspeise- sowie ein Netzbezugszähler. Oft stecken diese beiden Zähler in einem einzigen Gehäuse – dann spricht man von einem Zwei-Richtungs-Zähler für Netzeinspeisung und Netzbezug. Ein separater PV-Zähler ist mit unseren Wechselrichtern nicht erforderlich, da der Sunny Home Manager die Daten der Wechselrichter direkt nutzen kann.

Der SMA Energy Meter

Der SMA Energy Meter – Das Rundum-Sorglos-Paket

Wer auf Nummer sicher gehen möchte, oder ein Batteriespeicher mit deutlich höheren Anforderungen an den Stromzähler einsetzen möchte, sollte zusätzlich zum Einspeise- und Bezugszähler einen SMA Energy Meter verwenden. Der SMA Energy Meter kann auch ohne Home Manager mit neuen Batteriewechselrichtern wie dem Sunny Boy Smart Energy oder dem Sunny Island 6.0H sprechen und ist auch bestens zum Einsatz mit dem Sunny Home Manager geeignet (Hinweis: Zur Erfüllung aller Anforderungen des Speicherförderungsgesetzes ist der Sunny Home Manager erforderlich, da er die geforderten Schnittstellen zur Verfügung stellt). Der SMA Energy Meter misst bidirektional und saldierend den Bezug sowie die Einspeisung und überträgt alle Messwerte im Sekundentakt – also mehr als doppelt so schnell wie heutige D0-Zähler. So kann der Batteriespeicher sich viel schneller auf schwankende Verbraucher wie Kochplatten, Bügeleisen, Backofen, Mikrowelle usw. einstellen.

Ein weiterer Vorteil: durch den Speedwire-Anschluss kann der SMA Energy Meter über ein handelsübliches Ethernet-Kabel mit dem Home Manager verbunden werden. Damit kann der Home Manager z.B. im Erdgeschoss aufgestellt werden statt im Keller. So ist auch die Stahlbeton-Decke für die Funkverbindung zu den Funksteckdosen kein Problem mehr.

Ihr seht, das Thema Stromzähler ist unheimlich kompliziert. Ich hoffe, ich konnte euch trotzdem die wichtigsten Informationen zu Stromzählern für das Energiemanagement vermitteln und ein wenig Licht ins Dunkel bringen. Wenn ihr Fragen habe, stellt sie gerne! Ich freue mich wie immer sehr auf eure Kommentare!

Weiterführende Links:

SMA SMART HOME – Die Systemlösung für mehr Unabhängigkeit (inkl. Liste der unterstützten Energiezähler)

SMA Energy Meter

SMA Smart Home

Sunny Home Manager