Smart-Meter: Intelligente Stromzähler

Während sämtliche Haushalte in den nächsten Jahren zumindest eine moderne Messeinrichtung – also einen digitalen Zähler – erhalten sollen, besteht in einigen Fällen sogar die Verpflichtung, einen intelligenten Stromzähler einzubauen, sogenannte Smart-Meter. Smart Meter sind intelligente Messsysteme, die den Stromverbrauch genau erfassen und digital übermitteln. Im Vergleich zu den herkömmlichen analogen Zählern bieten sie eine Reihe von Funktionen, die für Verbraucher, Netzbetreiber und Stromproduzenten nützlich sein können. Dafür sind die Kosten der intelligenten Stromzähler höher als bei den alten Stromzählern. Der verpflichtende Einbau geht auf das im September 2016 eingeführte Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) zurück. Das Ziel ist bis 2032 Smart-Meter flächendeckend auszubauen.

Was sind intelligente Stromzähler bzw. Smart Meter?

Ein intelligenter Stromzähler – auch als Smart Meter bezeichnet – erfasst nicht nur den Energieverbrauch. Da das Gerät in ein Kommunikationsnetzwerk eingebunden ist, kann es außerdem Daten senden und empfangen. Es handelt sich also um einen internetfähigen und mit einer Kommunikationseinheit ausgestatteten Zähler. Dies ermöglicht es verschiedenen Gruppen, die gesammelten Daten einzusehen. Neben dem Verbraucher können auch der Messstellenbetreiber und der Energielieferant auf die Verbrauchsdaten zugreifen.

Wie funktioniert ein intelligenter Stromzähler?

Intelligente Stromzähler bestehen aus einer modernen Messeinrichtung (digitaler Stromzähler) und einem unter der Bezeichnung Smart-Meter-Gateway (SMG) bekannten Kommunikationsmodul. Der digitale Stromzähler ersetzt die Funktion der alten analogen Zähler. Das Smart-Meter-Gateway fungiert als Schnittstelle zwischen dem Zähler und dem Netzwerk. Das Gateway ist dafür verantwortlich, die vom digitalen Stromzähler erfassten Werte zu speichern, die Daten zu verarbeiten und Signale zu senden beziehungsweise zu empfangen. So muss der Stromverbrauch nicht mehr vor Ort abgelesen werden, sondern wird digital übertragen.

Für gewöhnlich arbeiten die Module mit dem LTE-Standard, weshalb sie wie Smartphones über eine SIM-Karte verfügen. Ist LTE an einem Standort nicht verfügbar, greifen die Messstellenbetreiber auf alternative Methoden der Datenübertragung zurück.

In der Regel sind beide Elemente in einem Gerät verbaut. Es besteht jedoch in vielen Fällen die Möglichkeit, moderne Messeinrichtungen mit einem externen Smart-Meter-Gateway zu einem intelligenten Stromzähler umzurüsten.

Sind intelligente Stromzähler Pflicht?

Ja, Smart-Meter sind Pflicht. Allerdings sieht das Gesetz lediglich in bestimmten Fällen vor, dass eine Umrüstung verpflichtend ist. Der gesetzliche Zwang, einen intelligenten Stromzähler einzubauen, besteht für Messstellenbetreiber lediglich bei drei Gruppen von Kunden:

• Haushalten mit einem Stromverbrauch von mehr als 6.000 Kilowattstunden pro Jahr
• Besitzern einer Photovoltaikanlage mit einer Nennleistung, die sieben Kilowatt überschreitet
• Haushalten mit einer steuerbaren Verbrauchseinrichtung, etwa einer Wärmepumpe

Wer baut intelligente Stromzähler ein und ist für den Smart-Meter zuständig?

Für den Einbau der intelligenten Stromzähler ist der Messstellenbetreiber verantwortlich. Meist – aber nicht immer – handelt es sich dabei um den lokalen Netzbetreiber. Verbraucher können sich prinzipiell auch für einen alternativen Anbieter entscheiden. Allerdings gelten die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Kostenobergrenzen in diesem Fall nicht.

Möchte der Messstellenbetreiber den Zähler auswechseln, muss er dies mindestens drei Monate im Voraus ankündigen, indem er den entsprechenden Verbraucher schriftlich darüber informiert. Das Unternehmen muss darüber aufklären, welche Zählerart es installieren möchte, zu welchem Zeitpunkt der Einbau stattfinden soll und welche Kosten die Umrüstung verursacht.

Ist es möglich, den Einbau eines intelligenten Stromzählers abzulehnen?

Stromkunden haben keine Möglichkeit, der Umrüstung zu widersprechen. Ob für den Messstellenbetreiber überhaupt eine gesetzliche Verpflichtung zum Einbau eines intelligenten Stromzählers besteht, ist in diesem Zusammenhang nicht von Bedeutung. Verbraucher können lediglich den Anbieter wechseln. Allerdings gibt es nur wenige Alternativen, mit denen sich zudem nicht immer Geld sparen lässt.

Haushalte mit einem Verbrauch unter 6.000 Kilowattstunden brauchen keinen Smart Meter, sondern können auch nur mit einem digitalen Stromzähler ausgestattet werden. Der Messstellenbetreiber kann auch hier Smart Meter einsetzen, darf die Kostengrenzen jedoch nicht überschreiten. Bei Mietwohnungen kann der Vermieter entscheiden, ob ein Smart Meter eingebaut wird oder nicht. Bis 2032 sollen alle analogen Stromzähler durch moderne Messeinrichtungen oder Smart Meter ausgetauscht sein.

Sind intelligente Stromzähler sicher?

Jedes Gerät, das Daten empfängt und versendet, ist prinzipiell angreifbar. Allerdings unterliegen intelligente Messsysteme strengen Sicherheitsauflagen. Dies ist übrigens auch der Grund dafür, dass die Messstellenbetreiber erst Anfang 2020 mit dem Einbau der intelligenten Zähler beginnen konnten. Welche Bestimmungen für Smart Meter Gateways gelten, hat das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik festgelegt. Zu den Anforderungen gehören vor allem:

• Verbindungen mit dem Kommunikationsnetzwerk lediglich von innen nach außen möglich
• Einbindung von Firewall-Mechanismen
• Authentifizierung, Verschlüsselung sowie Integritätssicherung sämtlicher Datenverbindungen
• Sichere Produktions- und Entwicklungsumgebung (auf den Gerätehersteller bezogen)

Intelligente Stromzähler: Mit welchen Kosten müssen Verbraucher durch Smart-Meter rechnen?

Der Gesetzgeber hat eine Obergrenze für die jährlichen Kosten festgelegt, die Stromkunden durch den Betrieb eines intelligenten Messsystems entstehen dürfen. Diese Vorgaben gelten jedoch nur unter der Bedingung, dass der grundzuständige Messstellenbetreiber den digitalen Zähler einbaut. Welchen Betrag das Unternehmen einem Haushalt pro Jahr in Rechnung stellen darf, hängt vom Stromverbrauch beziehungsweise von der Leistung der stromerzeugenden Anlage ab:

Die Vor- und Nachteile intelligenter Stromzähler

Intelligente Stromzähler bieten sowohl Verbrauchern als auch den Netzbetreibern und Energielieferanten Vorteile. Stromkunden können ihren Verbrauch in Echtzeit überwachen. Die neuen Zähler erfassen detailliert, welche Geräte wann wie viel Strom verbrauchen. Aufgrund der erfassten Daten besteht für Haushalte zudem die Möglichkeit, den Strombedarf zu optimieren. Für Messstellenbetreiber ergeben sich Einsparungen, da sie die Stromzähler nicht länger vor Ort ablesen müssen. Die Lieferanten können die gesammelten Daten dagegen nutzen, um die Strombeschaffung beziehungsweise -produktion besser zu kalkulieren.

Von Nachteil ist vor allem, dass durch die intelligenten Stromzähler die Kosten für Verbraucher steigen. Die Verbraucherzentrale geht nicht davon aus, dass der finanzielle Nutzen die Zusatzkosten aufwiegt. Datenschützer warnen außerdem vor Hackerangriffen. Diese sind in der Theorie zwar möglich, doch aufgrund der hohen Sicherheitsvorkehrungen recht unwahrscheinlich.

Smart Meter kann zu Energieeinsparungen führen

Mit der richtigen Ausstattung können Verbraucher mit Hilfe eines Smart Meter ihren Stromverbrauch rund um die Uhr im Blick behalten - nicht nur von zu Hause aus, sondern über Internet auch weltweit. Der Stromverbrauch kann so als Kurvendiagramm mit einer Zeitachse dargestellt werden. Wird das Licht angeknipst, schlägt die Kurve wie bei einem Aktienindex aus. So kann man sehen, wann und wofür Strom verbraucht wird und so den Stromverbrauch gezielt steuern. Gleichzeitig wird deutlich, welche Geräte wirklich viel Strom verbrauchen und wie man mit diesen Stromfressern am sparsamsten umgeht. In einem Pilotprojekt der EnBW konnte so laut Angaben des Konzerns jeder dritte Pionier seinen Stromverbrauch während der Testphase um mehr als zehn Prozent senken.

Kritiker weisen jedoch darauf hin, dass es sich dabei immer um zeitlich begrenzte Aktionen handelt, die nur teilweise auf das Verbrauchsverhalten im Alltag rückschließen lassen. Zusätzlich müssen die bekanntesten "Stromfresser" wie Gefriergeräte und Kühlschränke immer laufen. Die Benutzung von Wasserboiler, Unterhaltungselektronik, Ofen und Herd hängt von der Alltagsroutine der Verbraucher ab. Um das Verbrauchsverhalten zu ändern, kann der Einsatz von Waschmaschine, Trockner, Geschirrspülmaschine und Bügeleisen noch am ehesten beeinflusst werden. Aber auch hier setzt die Wohnsituation oft enge Grenzen.

Was ist ein Smart-Meter-Gateway?

Ein Smart-Meter-Gateway ist ein vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) zertifiziertes Verbindungsgerät, das als Informationsschnittstelle zwischen Energieversorger und Verbraucher fungiert. Ein Smart-Meter-Gateway kann sich mit digitalen Messgeräten im Haus verbinden (zum Beispiel mit einem digitalen Stromzähler), mit Energieanlagen im Haus (etwa mit der Photovoltaik-Anlage auf dem Dach) und mit externen Energieversorgern wie dem Stromanbieter. Die Datenkommunikation über ein Smart-Meter-Gateway erfolgt aus Sicherheitsgründen immer verschlüsselt.

Die Basisaufgabe eines Smart-Meter-Gateways ist sicherlich die Übertragung von Verbrauchsdaten an den Energieversorger für die Rechnungsstellung. Das jährliche Zähler-Ablesen im Haus entfällt damit. Entwickelt wurde das Smart-Meter-Gateway aber nicht nur für eine vereinfachte Verbrauchsübermittlung. Sondern vielmehr als zukunftssichere Kommunikationszentrale, die Daten rund um den Energieumsatz im Haus erfasst, diese aufbereitet und dann berechtigten Stellen verschlüsselt zur Verfügung stellt.

Für seine unterschiedlichen Aufgaben besitzt das Smart-Meter-Gateway drei Schnittstellen: die LMN-Schnittstelle (Lokales Metrologisches Netz), die HAN-Schnittstelle (Home Area Network) und die WAN-Schnittstelle (Wide Area Network). Bei allen Verbindungen, die über diese Schnittstellen aufgebaut werden, wird das Verschlüsselungsprotokoll TLS (Transport Layer Security) verwendet. Dieses Sicherheitsprotokoll kommt übrigens auch bei geschützten Internetverbindungen (HTTPS-Verbindungen) zum Einsatz, wie etwa beim Online-Banking.

LMN – Die Schnittstelle für das das lokale metrologische Netz

Im lokalen metrologischen Netz (LMN) kommuniziert das Smart-Meter-Gateway mit einem oder mehreren digitalen Zählern im Haus. Meist mit je einem Zähler für Strom, Gas, Wärme und Wasser. Die Kommunikation innerhalb dieses lokalen metrologischen Netzes kann entweder über Funk oder über Kabel erfolgen.

HAN – Die Schnittstelle für das Home Area Network

Im Heimnetzwerk (HAN) kann das Smart-Meter-Gateway sowohl steuerbare Energieerzeuger als auch steuerbare Energieverbraucher "ansprechen". Ein steuerbarer Energieerzeuger ist beispielsweise das eigene Blockheizkraftwerk im Keller. Zu den steuerbaren Energieverbrauchern gehören "intelligente" Kühlschränke oder Waschmaschinen. Letztere könnten zum Beispiel nur zu einer Tageszeit waschen, in der der Strom besonders günstig ist. Die Kommunikation im Heimnetzwerk erfolgt über ein gewöhnliches LAN-Kabel oder kabellos über WLAN.

WAN – Die Schnittstelle für das das Wide Area Net

Die Weitverkehrsnetz-Schnittstelle besitzt zwei Zwecke: Erstens kann darüber der Administrator des Smart-Meter-Gateways auf das Gerät zugreifen, und zweitens können darüber Daten mit dem Stromversorger oder anderen festgelegten externen Stellen ausgetauscht werden.

Der Administrator greift von außen auf das Smart-Meter-Gateway zu, um es zu konfigurieren oder zu aktualisieren. Als festgelegter Sicherheitsverantwortlicher für das Smart-Meter-Gateway muss der Administrator ein Zertifikat des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) besitzen. Er (oder sie) wird entweder vom Messstellenbetreiber gestellt oder von einem Unternehmen, das vom Messstellenbetreiber den Auftrag dazu erhalten hat.

Auch alle weiteren externen Kommunikationspartner des Smart-Meter-Gateways (beispielsweise der Verteilnetzbetreiber) müssen im Smart-Meter-Gateway definiert werden. Denn mit unbekannten externen Stellen kommuniziert das Gerät aus Sicherheitsgründen nicht. Ebenfalls aus Sicherheitsgründen geht ein Verbindungsaufbau nach außen immer vom Smart-Meter-Gateway selbst aus.