LoRaWAN: Das Ende des Turnschuhprinzips im Messwesen?

Gepostet von Marcel Linnemann

Das Prinzip Turnschuh – die treue Instanz im Messwesen

Das Turnschuhprinzip im Messwesen: wer kennt es nicht? Jedes Jahr die gleiche Prozedur. Ein freundlicher Mitarbeiter mit einem Logo des Stadtwerks läuft von Haustür zu Haustür und fragt, ob er im Rahmen der jährlichen Abrechnung einmal den Zählerstand ablesen könnte. Gerade in Zeiten zunehmender Gerätevernetzung ist die Frage erlaubt, ob das eigentlich sein muss oder es nicht viel mehr Sinn macht, den Zähler aus der Ferne abzulesen. Schließlich ist der Endkunde oft nicht zu Hause, wenn der Zähler abgelesen werden soll und sowohl für das Stadtwerk als auch für den Endkunden bedeutet es organisatorischen Mehraufwand. Was liegt also näher, als den Zähler zu vernetzen, um das Prinzip Turnschuh endlich abzuschaffen.
 

LoRaWAN und Metering – ein Pärchen mit Zukunft?

Auch Stadtwerke stellen sich durch die zunehmende Vernetzung und die Einführung von intelligenten Messystemen (iMsys) zunehmend Überlegungen, ob das Prinzip Turnschuh noch Zukunft hat. Mit dem Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) hat der Gesetzgeber in den letzten zwei Jahren Fakten geschaffen und die Grundlage für den vernetzten Zähler, das intelligente Messsystem, gelegt. Doch hierbei wird oft vergessen, dass eine Ausstattungspflicht mit einem Smart-Meter-Gateway (SMGW) nur für einen Bruchteil der Zählpunkte gilt. Als Daumenwert wird oft 15% genannt. Alle anderen Zählpunkte werden lediglich mit modernen Messeinrichtungen versehen und das Turnschuhprinzip wird weiterhin angewandt, bis die Sohlen qualmen.

Aus diesem Grund beschäftigen sich immer mehr Versorger mit der Fragestellung, ob es nicht alternative Lösungen im Meteringumfeld gibt, wobei vor allem die Frage nach der adäquaten Kommunikationstechnologie im Vordergrund steht, da diese sowohl kosteneffizient sein soll, als auch die notwendigen technischen Eigenschaften erfüllen muss. Eine ideale Technologie könnte hierfür die Technologie LoRaWAN sein. Bei LoRa handelt es sich um eine freie unlizenzierte Frequenz im 400 MHz-Bereich. Durch das Niederfrequent-Band ist LoRa in der Lange, mit einem Sendemast eine Reichweite von mehreren Kilometern zu erzielen, und das bei einer hohen Gebäudedurchdringung bis in den Keller. LoRa verfügt bereits heute über ein großes Hardware-Ökosystem mit der LoRa-Alliance und wird weltweit verwendet. Durch die Energieeffizienz von LoRa-Geräten können Batterielaufzeiten von bis zu 10 Jahren erreicht werden.

Eigentlich eine ideale Technologie zur Verwendung im Bereich des Submeterings, da Zählpunkte oft schwer zugänglich sind. Doch bei der Vernetzung von Zählpunkten sind gerade durch das Messstellenbetriebsgesetz gewisse regulatorische Anforderungen zu beachten, welche auch für LoRa gelten.

LoRa und das MsbG – eine Beziehung mit Gegenwind?

Wird beispielsweise ein Zählpunkt mit einem Messgerät mittels LoRaWAN vernetzt, handelt es sich im juristischen Sinne um ein Messystem (§2 Nr.13 MsbG). Laut Definition reicht es aus, wenn ein Zähler in ein Kommunikationssystem (hiermit wäre LoRa miteingeschlossen) eingebunden wird. In welcher Sparte die Messwerte erhoben werden ist in diesem Kontext irrelevant.

Da es sich bei einer Vernetzung eines Zählers mit LoRa um ein Messsystem nach dem MsbG handelt, sind bestimmte technische Anforderungen nach §19 MsbG zu erfüllen. Der Paragraph verweist dabei auf dieselben Anforderungen, wie sie auch für SMGWs und iMsys nach §21 und §22 MsbG gelten. Dies schließt auch die technische Richtlinie 03109 für das Smart-Metering mit ein. Das bedeutet, dass die Messwerte aus dem Bereich Strom einer jeden Messeinrichtung über das SMGW übermittelt werden müssen, da diese im Anwendungsfeld des MsbG liegen.

§1 MsbG: Dieses Gesetz trifft Regelungen

1. zur Ausstattung von Messstellen der leitungsgebundenen Energieversorgung mit modernen Messeinrichtungen und intelligenten Messsystemen,

2. zur Ausgestaltung des Messstellenbetriebs und zur freien Wahl eines Messstellenbetreibers,

3. zur Aufgabentrennung von Messstellenbetrieb und Netzbetrieb,

4. zu technischen Mindestanforderungen an den Einsatz von intelligenten Messsystemen,

5. zur energiewirtschaftlichen Datenkommunikation und zur allgemeinen Datenkommunikation mit Smart-Meter-Gateways,

6. zur Erhebung, Verarbeitung und Nutzung von Messwerten und weiteren personenbezogenen Daten zur Erfüllung von vorvertraglichen Verpflichtungen, von Verträgen, rechtlichen Verpflichtungen und zur Erfüllung von Aufgaben im öffentlichen Interesse.“

Der Bereich Wasserzähler liegt hierbei allerdings nicht im Scope des MsbG, weswegen der Einsatz von LoRa zur Auslesung der Zähler rechtlich möglich wäre. Gleiches gilt für das Thema Heizkostenabrechnung, außer es handelt sich um ein Liegenschaftsmodell. Dann ist eine Anbindungspflicht nach §6 MsbG zu prüfen.

Abbildung_01_LoRa_Metering
Abbildung 1 LoRa und das MsbG – Regulatorische Anbindungsverpflichtungen für Messeinrichtungen an das SMGW

Somit wäre eine Mehrspartenauslesung mittels eines zentralen LoRaWAN-Netzes für die gesamte Stadt nach dem MsbG nicht möglich. Vielmehr müsste eine IT-Architektur geschaffen werden, bei der ein dezentrales LoRaWAN-Netz implementiert ist.


LoRa und MsbG: Wo bleibt das Happy End?

Die Auslesung von modernen Messeinrichtungen im Bereich Strom würde immer über eine klassische Meteringarchitektur erfolgen. Die Messwerte werden am Zähler erhoben und über Wireless-MBus an das SMW durch den SMGWA an das jeweilige MDM-System übermittelt. Die Messwerte der Wasserzähler oder Heizkostenzähler würden über LoRaWAN an das SMGW unidirektional an das SMGW über das LMN erfolgen. Eine Anbindungspflicht für das Gas ist hingegen von der Frage abhängig, ob es sich um eine Liegenschaftsmodell nach §6 MsbG handelt. Diesbezüglich könnte eine IT-Systemarchitektur wie folgt aussehen:

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Abbildung 2 LoRa und das MsbG – Metering-Systemarchitektur über ein SMGW

Alternativ könnte eine getrennte Systemarchitektur errichtet werden, wodurch kein dezentrales LoRaWAN-Netz erforderlich wäre. Das LoRaWAN wäre als MAN aufgebaut. Durch die klare Trennung der Smart-Metering- und LoRaWAN-Infrastruktur könnten regulatorische Mehraufwände vermieden werden. Eine ökonomische Prüfung wäre aber unerlässlich.

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Abbildung 3 LoRa und das MsbG – Metering-Systemarchitektur über zwei getrennte Netze

 

LoRa und Metering – Entscheidung, ohne rosa Brille

Auch wenn LoRaWAN über die idealen technischen Voraussetzungen im Bereich Metering verfügt, eignet es sich aufgrund der regulatorischen Vorschriften nur bedingt für dessen Einsatz. Vor einem Einsatz sollte geprüft werden, welche technischen Gegebenheiten im jeweiligen Objekt zulässig und möglich sind. Gerade bei größeren Objekten, welche über eine große Anzahl schwer anbindbarer Zählpunkte verfügen, könnte LoRa eine potentielle Alternative sein. Jedes Stadtwerk und jeder Messstellenbetreiber sollte sich die Frage stellen, inwieweit LoRa im eigenen Geschäftsfeld geeignet ist.

Marcel Linnemann
Innovationsmanager Energiewirtschaft | items GmbH

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