Smart Meter und ihre Bedeutung für die Energiewende – wie das sonnenVPP die Netze stabilisiert
Der Anteil der erneuerbaren Energien im deutschen Stromnetz steigt kontinuierlich an. Was grundsätzlich eine gute Nachricht ist, stellt die Energiewirtschaft vor große Herausforderungen. Die Stromproduktion wird hier von wechselhaften Wetterbedingungen beeinflusst – Stromschwankungen im Netz müssen ausgeglichen werden. Smart Meter spielen bei der Lösung des Problems eine wichtige Rolle und ebnen den Weg für mehr Energie aus Wind und Sonne. Außerdem ermöglichen sie Privathaushalten Aufgaben zu übernehmen und vergütet zu bekommen, die früher großen Kraftwerken vorbehalten waren.
50 Hertz. Das ist die Netzfrequenz des Stromnetzes in Deutschland. Diese Frequenz muss konstant gehalten werden. Das bedeutet, dass zu jedem Zeitpunkt das Angebot (die Stromproduktion) exakt der Nachfrage im Markt (dem Stromverbrauch) entsprechen muss. Keine leichte Aufgabe, wenn beide Seiten immer schwankend sind.
Der steigende Anteil von wetterabhängigen erneuerbaren Energien sowie die steigende Nachfrage nach Strom, z. B. für Elektroautos und Wärmepumpen sorgen bezüglich dessen für weitere Herausforderungen. Liegen Angebot und Nachfrage zu stark auseinander, kommt es zu Instabilitäten im Stromnetz – im schlimmsten Fall droht ein Stromausfall. Um Angebot und Nachfrage besser aufeinander abzustimmen, sind intelligente Messsysteme (iMSys), umgangssprachlich auch Smart Meter genannt, erforderlich. Erfahren Sie, warum Smart Meter wichtig sind und welchen Vorteil Besitzer von PV-Anlagen mit Stromspeichern davon haben.
Systemdienstleistungen und Regelleistung: So helfen sie das Stromnetz stabil zu halten
Oft entwickeln sich Produktion und Verbrauch anders als prognostiziert. Dann brauchen Netzbetreiber kurzfristig weniger Strom im Netz oder mehr als ursprünglich geplant. Um Schwankungen der Netzfrequenz zu vermeiden, wurde ein Markt für Maßnahmen zur Bereitstellung kurzfristiger Änderungen des Produktions- oder Abnahmeverhaltens geschaffen: die Systemdienstleistungen.
Sie haben das Ziel, die Stabilität im Stromnetz zu gewährleisten. Damit wird auch der Weg für den weiteren Ausbau von erneuerbaren Energien sichergestellt. Das schafft u. a. die Voraussetzungen für die Elektrifizierung der Mobilität mit E-Autos und für die Wärmeversorgung mit Wärmepumpen. Eine Kategorie der Systemdienstleistungen ist die Regelleistung.
Was bedeutet Regelleistung?
Regelleistung wird auch Regelenergie genannt. Sie ist jene Energie, die für Ausgleich im Stromnetz sorgt und das Leistungsgleichgewicht zwischen Stromerzeugung und -abnahme sicherstellt, so dass die Frequenz im Stromnetz konstant bei 50 Hertz gehalten werden kann.
Man unterscheidet zwischen negativer und positiver Regelenergie. Ist zu viel Energie im Stromnetz, benötigt der Netzbetreiber kurzfristig negative Regelenergie. Das heißt, dass dem Netz große Mengen an Energie entzogen wird, z. B. in dem sie in Stromspeichern zwischengespeichert wird, die zu einem virtuellen Kraftwerk verbunden sind. Ist die Nachfrage größer als das aktuelle Angebot, muss dem Netz positive Regelenergie zugeführt werden.
Virtuelle Kraftwerke übernehmen Systemdienstleistungen
In der Vergangenheit war der Markt für Systemdienstleistungen Kraftwerksbetreibern bzw. Industriebetrieben vorenthalten. Beispielsweise haben große Aluminiumwerke negative Regelenergie zur Verfügung gestellt und ihren Betrieb gedrosselt, wenn die Nachfrage nach Energie das Angebot überschritten hat. Oder Kohlekraftwerke haben die Drehzahl ihrer Turbinen erhöht oder gesenkt, um so die Netzfrequenz zu regulieren.
Im Zuge der Digitalisierung der Energiewende hat sich dieser Markt auch für private Haushalte geöffnet. So nehmen z. B. sonnenFlat Kunden mit einer sonnenBatterie am virtuellen Kraftwerk von sonnen teil. Das sonnenVPP war das erste virtuelle Kraftwerk, das die Berechtigung erhalten hat, mit Heimspeichern Regelleistung zu erbringen und verbindet eine Vielzahl von sonnenBatterien zu einer großen virtuellen Batterie. Mit ihrer gemeinsamen Leistung können sie sowohl negative als auch positive Regelenergie zur Verfügung stellen. Für diese Systemdienstleistungen erhält sonnen eine Vergütung – in der Regel vom Netzbetreiber. sonnenFlat Kunden werden an diesen Erlösen beteiligt, indem sie eine Gewinnbeteiligung und eine Freistrommenge erhalten. Um mit der Teilnahme am VPP Geld zu verdienen, wird allerdings ein Smart Meter benötigt.
Das sonnenVPP kann als virtuelles Kraftwerk übrigens auch noch weitere Aufgaben übernehmen, die Vorteile für den Kunden und die Energiewende haben. Dazu zählen z. B. die kurzfristige Beschaffungsoptimierung oder die Spitzenlastkappung. Was Spitzenlastkappung bedeutet und was weitere Vorteile des virtuellen Kraftwerks von sonnen sind, können Sie in diesem Artikel über das virtuelle Kraftwerk, das sonnenVPP, lesen.
Doch die Integration von Batterien in ein virtuelles Kraftwerk erfordert auch die Einhaltung von technischen und regulatorischen Voraussetzungen – unter anderem im Bereich Zählertechnik. Denn am Netzverknüpfungspunkt eines Kunden mit sonnenBatterie passieren mehrere Dinge gleichzeitig: Solarstrom wird in das Stromnetz eingespeist und die Batterie erbringt positive oder negative Regelenergie als Teil des virtuellen Kraftwerks. Die Messwerte müssen daher separat und mit geeichten Zählern ermittelt werden. Hier kommen u. a. Smart Meter ins Spiel.
Was ist ein Smart Meter?
Smart Meter sind intelligente Messsysteme, die digital die verbrauchten und erzeugten Energiemengen erfassen und viertelstündlich an den Energieversorger und Netzbetreiber übermitteln. Ein Smart Meter setzt sich aus einer modernen Messeinrichtung und dem Smart Meter Gateway zusammen.
Was ist ein Smart Meter Gateway?
Das Smart Meter Gateway ist das Kommunikationsmodul, dass eine moderne Messeinrichtung zu einem intelligenten Messsystem macht. Das Smart Meter Gateway ermöglicht die verschlüsselte Übertragung der Daten an alle berechtigten Marktteilnehmer, wie z. B. Netzbetreiber. Es ermöglicht dem Energieversorger eine genauere Planung, um die Netzfrequenz stabil zu halten.
Überschusseinspeisung einer PV-Anlage
Wie können nun Messkonzepte mit oder ohne Teilnahme am sonnenVPP aussehen und wann wird ein Smart Meter benötigt?
Ein klassisches Messkonzept für Kunden mit PV-Anlage und sonnenBatterie, die nicht am sonnenVPP teilnehmen, ist in der Abbildung unten beschrieben.
Wenn die Sonne scheint, erzeugt die PV-Anlage saubere Solarenergie für den Haushalt. Diese wird entweder direkt im Haushalt verbraucht oder in der sonnenBatterie gespeichert, um sie abends und nachts nutzen zu können, wenn die PV-Anlage nicht ausreichend Grünstrom produziert. An sonnigen Tagen erzeugt die PV-Anlage mehr Energie als im Haushalt verbraucht oder gespeichert werden kann. Dieser überschüssige Strom wird ins Stromnetz eingespeist. Diese Einspeisung misst der Zähler – hier symbolisiert durch den Pfeil in Richtung Netz. Muss Energie aus dem Netz bezogen werden, dann misst dies ebenfalls der Zähler – hier symbolisiert durch den Pfeil in Richtung Haus. Für beide Werte reicht es aus, die Jahresmengen zu erfassen und abzulesen. Daher wird hier kein Smart Meter benötigt, eine moderne Messeinrichtung reicht aus, um die Stromflüsse zu messen.
SLP-Zähler reichen für Regelleistung nicht aus
Eine Voraussetzung zur Nutzung der Flexibilitäten der sonnenBatterien ist die Erfassung der Daten in einer viertelstündlichen Auflösung. In einer Welt ohne Smart Meter kann Flexibilität, welche zur Verfügung stehen würde (z.B. Stromspeicherkapazitäten) nicht gemessen und nicht zur Verfügung gestellt werden. Bei einem herkömmlichen Haushaltszähler, dem sogenannten SLP-Zähler, wird der Zählerstand im Regelfall einmal im Jahr erfasst, so dass nicht nachvollziehbar ist, wann genau welche Menge in das Netz eingespeist wurde.
Smart Meter bringen das Stromsystem in eine 15-Minuten-Welt, d. h. sie erfassen und versenden die verbrauchten und erzeugten Mengen auf viertelstündlicher Basis. Das hat auch den Vorteil, dass auf Preisschwankungen aufgrund von Überangebot oder Mangel an Erzeugung von erneuerbaren Energien eingegangen werden kann.
Intelligente Messsysteme für Regelenergie
Zur Messung von Regelenergie werden bei der sonnenFlat Smart Meter / intelligente Messsysteme eingesetzt, die es ermöglichen, zwei Ströme getrennt zu erfassen:
- Strom, der ins Netz geht und aus der PV-Anlage kommt.
- Energie, die in das Netz geht und aus der Batterie kommt.
Für den Netzbetreiber ist das wichtig, denn für den Grünstrom von der PV-Anlage gibt es eine Vergütung nach dem EEG. Der Strom aus der Batterie wird als Regelenergie anders vergütet und als Graustrom behandelt. Für die korrekte Abrechnung ist daher eine saubere Trennung von Grün- und Graustrom nötig.
Für diese Trennung reicht ein Zähler am Hausanschluss nicht mehr aus. Denn an dieser Stelle sind die beiden Strommengen bereits „vermischt“. Dafür braucht es einen zweiten Zähler zwischen der PV-Anlage und den Verbrauchern des Haushaltes. Das Zwei-Zähler-Messkonzept für Regelenergie kann dann folgendermaßen aussehen und wird am Beispiel der sonnenFlat gezeigt:
Erbringt die sonnenBatterie Regelleistung, kann sie Strom in das Stromnetz einspeisen oder aus dem Stromnetz aufnehmen. Strom aus dem Netz wird rechtlich als grauer Strom eingestuft. Damit gilt der Strom in der sonnenBatterie als „grauer Strom“, für den es keine Vergütung nach dem EEG gibt, auch wenn der überwiegende Teil davon physisch Grünstrom ist, da er von der PV-Anlage kommt.
Sollte es eine Unterproduktion im deutschen Netz geben und das virtuelle Kraftwerk von sonnen positive Regelleistung liefern, so würden die sonnenBatterien für kurze Zeit Strom an das Netz abgeben, um es stabil zu halten. Zu diesem Zeitpunkt würde sich der rechtlich „graue“ Strom aus der Batterie mit dem rechtlich „grünen“ Solarstrom aus der PV-Anlage auf dem Weg ins Netz vermischen.
Damit Grau- und Grünstrom bei der Einspeisung voneinander getrennt erfasst werden können, bedarf es eines weiteren Zählers, in der Abbildung als “Smart Meter zur sonnenFlat” gekennzeichnet. So kann für den grünen Solarstrom aus Ihrer PV-Anlage weiterhin die EEG-Vergütung (bei Nutzung der sonnenFlat) in Anspruch genommen werden.
Grün- und Graustrom können jetzt mit einer einfachen Rechenoperation auseinandergehalten werden: Wie viel Strom schickt die Batterie ins Netz? Dieser Wert steht auf dem Zähler “Smart Meter zur sonnenFlat “ – hier symbolisiert durch den Pfeil in Richtung Netz. Wie viel Strom schickt die PV-Anlage ins Netz? Hierfür wird von der gesamten Einspeisung in das Netz (gemessenen vom Zähler Smart Meter am Netzanschlusspunkt) die Einspeisung der Batterie (gemessen vom Zähler “Smart Meter zur sonnenFlat”) abgezogen. Denn sämtliche Einspeisung, die nicht aus der Batterie kam, kommt offensichtlich aus der PV-Anlage.
Wichtig zu erwähnen ist, dass Kunden mit dem neuen Stromtarif sonnenFlat direkt nun auch bei dem in Abbildung 1 beschriebenen Setup (mit nur einem Zähler) Regelleistung erbringen können. Für überschüssigen PV-Strom erhalten Sie mit der sonnenFlat direkt über uns am Strommarkt einen höheren Erlös als über die EEG-Vergütung - möglich durch die Solarstrom Direktvermarktung von sonnen. Dies hat insofern einen Einfluss auf das Messkonzept, dass bei der sonnenFlat direkt kein zweiter Zähler mehr für die Erbringung von Regelleistung benötigt wird. Als Kunde der sonnenFlat direkt können Sie also mit einem Smart Meter nach individueller Beratung und Prüfung durch einen unserer Fachpartner, bereits am sonnenVPP teilnehmen.
Was versteht man unter Grünstrom?
Als Grünstrom wird jener Teil des deutschen Strommixes bezeichnet, der aus erneuerbaren Energien stammt. Der Begriff Grünstrom wird öfter synonym mit Ökostrom oder Naturstrom verwendet. Damit eine Anlage ihren Strom als Ökostrom oder Grünstrom bezeichnen kann, müssen Herkunftsnachweise erbracht werden. Betreiber von Photovoltaikanlagen, die eine EEG-Vergütung erhalten, weisen die Menge des sauberen Solarstroms entsprechend über Zähler nach. Wenn diese Anlagen allerdings auch an Systemdienstleistungen teilnehmen, muss der Strom, der eventuell im Rahmen der Regelenergie ins Netz eingespeist wird, getrennt gezählt werden. Das ist notwendig, da dieser Strom nicht als Grünstrom klassifiziert ist und daher auch nicht nach dem EEG vergütet wird.
Eine genauere Erklärung findet sich in unserem Artikel zum Thema „Was ist eigentlich Ökostrom?“.
Smart Meter für sonnen Kunden
In der Zukunft werden mehr und mehr iMSys / Smart Meter bei unseren Kunden zum Einsatz kommen. Für viele Anlagenbetreiber werden iMSys in Zukunft verpflichtend. Ab 2025 müssen alle neuen PV-Anlagen mit mehr als 7 kWp mit einem intelligenten Messsystem ausgestattet werden.
Grundlage für den iMSys-Einbau in Deutschland ist das sog. Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende aus dem Jahr 2016. Dieses Gesetz verpflichtet die grundzuständigen Messstellenbetreiber (i.d.R. sind dies die gleichen Unternehmen wie der lokale Verteilnetzbetreiber) zum stufenweisen Einbau von iMSys in Deutschland. Aus verschiedenen Gründen ist der Rollout durch die grundzuständigen Messstellenbetreiber in Deutschland aber nahezu nicht umgesetzt worden: Nur weniger als 1% der deutschen Zählpunkte wurden bisher mit einem iMSys ausgestattet (vgl. "Monitoringbericht 2022" der Bundesnetzagentur). Deutschland gehört damit weit abgeschlagen zu den Schlusslichtern Europas.
Dies führt dazu, dass viele Anlagen- und Speicherbetreiber, welche ihre Flexibilität gewinnbringend einsetzen wollen, z. B. durch Teilnahme am VPP, keine entsprechende Technik erhalten und die dringend notwendige Digitalisierung und Flexibilisierung des deutschen Energiesystems aufgehalten wird.
sonnen hat das Ziel, dies zu ändern und geht deshalb beim iMSys-Rollout in Deutschland freiwillig voran. Mit unseren Partnern - unabhängigen, sogenannten wettbewerblichen Messstellenbetreibern - sorgen wir für einen deutschlandweiten Rollout von Smart Metern bei sonnen Kunden. Denn erst mit einem Smart Meter / iMSys sind alle Voraussetzungen für die Aufnahme der sonnenBatterien in das sonnenVPP erfüllt. Auch weil wir als Pioniere häufig auf eine unvorbereitete "alte Energiewirtschaft" stoßen, treiben wir mit unserem eigenen iMSys-Rollout die Digitalisierung des deutschen Stromsystems jeden Tag voran!
Trotzdem können alle sonnenFlat Kunden die damit verbundenen Vorteile genießen, auch wenn die Zähler noch nicht installiert sind. Denn da bereits viele Mitglieder der sonnenCommunity mit ihrer sonnenBatterie Regelleistung erbringen und somit Einnahmen am Energiemarkt erzielen, können alle anderen daran beteiligt werden. Es gibt keine Einschränkungen oder Nachteile für Kunden, bei denen die Umsetzung des Messkonzeptes noch nicht erreicht ist.
Die oben beschriebene Regelleistung ist nur eine von mehreren Anwendungsmöglichkeiten zur Nutzung der Flexibilität Ihrer sonnenBatterie. Unser virtuelles Kraftwerk, das sonnenVPP, eröffnet noch weitere spannende Möglichkeiten für Flexibilitätsvermarktung und Netzdienstleistungen, die dabei helfen, das Stromnetz stabil zu halten und einen umfangreichen Ausbau Erneuerbarer Energien zu ermöglichen. So können die verbundenen sonnenBatterien viele Aufgaben übernehmen, die sonst konventionelle Kraftwerke übernommen haben. Teilweise sogar besser, da sie an vielen Orten verstreut sind und nicht an einem zentralen Ort ihre Flexibilität anbieten. Zusammen können die verbundenen sonnenBatterien also vieles schaffen, was ein einzelner so nicht könnte und leisten damit einen großen Beitrag für die Energiewende. Smart Meter sind jedoch die notwendige Voraussetzung, um alle Möglichkeiten des sonnenVPP nutzen zu können.
