Sichere Kommunikation im intelligenten Verteilnetz - Cebit Industrial Users Forum -

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1 AUTOMOTIVE INFOKOM VERKEHR & UMWELT LUFTFAHRT RAUMFAHRT VERTEIDIGUNG & SICHERHEIT Sichere Kommunikation im intelligenten Verteilnetz - Cebit Industrial Users Forum - Josef Lorenz Program Manager, Smart Grid Solutions Hannover, den 19. März 2015

2 AGENDA Anwendungen für Kommunikation im Verteilnetz Vergleich verschiedener Kommunikationsmedien Auswirkungen des Regelwerks Smart Metering auf die Kommunikation im Verteilnetz Beispiel: Dedizierte Funknetze Ausblick: Trends, künftige Entwicklungen 2

3 Heterogene Kommunikationsinfrastruktur im Mittel- und Niederspannungsnetz Glasfaser DSL Mittelspannung 6-22 kv Dediziertes Funknetz Ortsnetz-Transformatoren Niederspannung 400V GPRS, LTE PLC/BPLC Traditionelle Haushalte Smart Homes Haushalte mit Erzeugung Industrielle Verbraucher Dezentrale Erzeuger und Speicher Elektromobilität 3

4 Anwendungen zur Netzstabilität Netzüberwachung / Stabilisierung nach dem Ampelkonzept: Regelung von Spannung sowie Wirk- und Blindleistung BHKW Anbindung der Ortsnetzstationen BHKW Einspeise-Management / Rückschaltung nach 9 EEG: 60%, 30%, 0% bei voller Vergütung des Anlagenbetreibers 4

5 Anwendungsfall Virtuelle Kraftwerke / Direktvermarktung Stromprodukt Reaktionszeiten Strombörse R Terminmarkt e Spotmarkt g i Intra-Day / o Day-Ahead Minutenreserve n a 15 min. Sekundärregelleistung l - s 5 min. Primärregelleistung t r o m 30 sek. F L E X I B I L I T Ä T 5

6 AGENDA Anwendungen für Kommunikation im Verteilnetz Vergleich verschiedener Kommunikationsmedien Auswirkungen des Regelwerks Smart Metering auf die Kommunikation im Verteilnetz Beispiel: Dedizierte Funknetze Ausblick: Trends, künftige Entwicklungen 7

7 Kommunikationsanbindung energietechnischer Anlagen - Technologieauswahl Festnetz (Kupfer, Glas): ++ Bandbreite + Verfügbarkeit (im Schwarzfall) + Kosten im Betrieb -- Verfügbarkeit auf dem Land -- Kosten für Netzausbau -- DSL durch Internet belegt (vom Kunden kontrolliert) Kommerzieller Mobilfunk (GSM/3G/LTE): ++ Günstige Geräte (GSM) + Globale M2M Plattformen - Netzabdeckung - Verfügbarkeit -- Verfügbarkeit im Schwarzfall -- Best Effort QoS Dedizierter Digitalfunk: ++ Funkabdeckung durch dedizierte Planung ++ Garantierte QoS durch Kapazitätsplanung ++ Verfügbarkeit durch Redundanz ++ Verfügbarkeit im Schwarzfall durch Backup Power und Optimierung + Notfall Sprachkommunikation integriert - Limitierte Bandbreiten / Spektrum - Kosten für Aufbau und Betrieb 8

8 AGENDA Anwendungen für Kommunikation im Verteilnetz Vergleich verschiedener Kommunikationsmedien Auswirkungen des Regelwerks Smart Metering auf die Kommunikation im Verteilnetz Beispiel: Dedizierte Funknetze Ausblick: Trends, künftige Entwicklungen 9

9 Einbau von Intelligenten Messsystemen wird auch für EEG- und KWK-Anlagen verpflichtend 10

10 Smart Meter Gateway als Proxy für Controllable Local Systems IP-basierte Steuerungsprotokolle können transparent durch das Smart Meter Gateway getunnelt werden (Controllable Local Systems = CLS Interface) Transparente, TLS-gesicherte Kommunikationskanäle im Home Area Network (HAN) und zum externen Marktteilnehmer (EMT, hier Verteilnetzbetreiber oder Direktvermarkter) 11

11 AGENDA Anwendungen für Kommunikation im Verteilnetz Vergleich verschiedener Kommunikationsmedien Auswirkungen des Regelwerks Smart Metering auf die Kommunikation im Verteilnetz Beispiel: Dedizierte Funknetze Ausblick: Trends, künftige Entwicklungen 12

12 Technologien für dedizierte Funknetze Daten Sprache Kosten TETRA DMR Digitaler Datenfunk (D E F) CDMA LTE 1,4 MHz D E F = Deutsche Energiefunk GmbH 13

13 AGENDA Anwendungen für Kommunikation im Verteilnetz Vergleich verschiedener Kommunikationsmedien Auswirkungen des Regelwerks Smart Metering auf die Kommunikation im Verteilnetz Beispiel: Dedizierte Funknetze Ausblick: Trends, künftige Entwicklungen 15

14 Trend / Ausblick Fortschreitender Glasfaserausbau erleichtert die Anbindung dezentraler Anlagen langfristig Breitbandige Funknetzlösungen (LTE) erlauben eine höhere Flexibilität bei Protokollen und intelligentem Messsystem, sind aber mit hohen Kosten verbunden Mittelfristig sind keine Frequenzzuteilungen für dedizierte breitbandige Funknetze zu erwarten Ertüchtigung kommerzieller Mobilfunknetze (Verfügbarkeit, Schwarzfallfestigkeit) ist denkbar, aber ebenfalls mit hohen Kosten verbunden Schmalbandige Funknetzlösungen sind verfügbar und bleiben mittelfristig erforderlich. Regularien / Schutzprofile des intelligenten Messsystems müssen darauf angepasst sein. 16

15 Zusammenfassung Netzstabilität und Systemdienstleistungen im Verteilnetz erfordern eine sichere und höchstverfügbare Kommunikations-Infrastruktur Direktvermarktung dezentraler Erzeugungsanlagen stellt ebenfalls hohe Anforderungen an die Kommunikation No one size fits it all : Im intelligenten Verteilnetz kommen unterschiedliche Kommunikationstechnologien zum Einsatz Schmalbandige Funknetze spielen eine zentrale Rolle dort wo kein Festnetz verfügbar ist und Schwarzfallfestigkeit gefordert ist 17