Smart Meter - EAL Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme und ...
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Hauptseminar<br />
16/07/2013<br />
<strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> - Aufgaben, Fähigkeiten<br />
<strong>und</strong> Nutzen <strong>für</strong> das zukünftige<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Severin Kitzler<br />
(03631292)<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Antriebssysteme</strong> & Leistungselektronik – Technische Universität München<br />
Arcisstrasse 21, D-80333 München - Severin Kitzler
Gliederung<br />
1. Klassisches Stromnetz<br />
1.1 Aufbau<br />
1.2 Zähler<br />
2. <strong>Smart</strong> Grid<br />
2.1 Aufbau<br />
2.2 <strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong><br />
3. Herausforderungen<br />
4. Zusammenfassung<br />
16/07/2013<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Antriebssysteme</strong> & Leistungselektronik – Technische Universität München<br />
Arcisstrasse 21, D-80333 München - Severin Kitzler<br />
2
Aufbau – Das Stromnetz von gestern<br />
16/07/2013<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Quelle [1]<br />
- wenige zentrale Großerzeuger <strong>und</strong> viele Kleinverbraucher<br />
- Stabilität: Gleichgewicht zwischen Bereitstellung <strong>und</strong> Nachfrage<br />
Speicher <strong>und</strong> Kraftwerke zur Steuerung<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Antriebssysteme</strong> & Leistungselektronik – Technische Universität München<br />
Arcisstrasse 21, D-80333 München - Severin Kitzler<br />
3
Aufbau – Das Stromnetz von heute<br />
16/07/2013<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Quelle [1]<br />
- Förderung erneuerbarer Energien <strong>und</strong> Reduktion CO2-Emmision<br />
- Einspeisung alternativer Energieträger dezentral, schwer planbar<br />
<strong>und</strong> oft autonom Stabilität<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Antriebssysteme</strong> & Leistungselektronik – Technische Universität München<br />
Arcisstrasse 21, D-80333 München - Severin Kitzler<br />
4
Stromzähler – Hausanschluss<br />
16/07/2013<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Quelle [2]<br />
Quelle [3]<br />
2x elektromechanischer<br />
Ferraris-Zähler<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
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5
<strong>Smart</strong> Grid – Das Stromnetz von morgen<br />
16/07/2013<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Quelle [1]<br />
- dezentrale <strong>und</strong> fluktuierende Einspeisung, effizientere Nutzung<br />
- Stabilität <strong>und</strong> Zuverlässigkeit der Energieversorgung<br />
- Steuerung: direkte Interaktion zwischen alle Netzkomponenten<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Antriebssysteme</strong> & Leistungselektronik – Technische Universität München<br />
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6
<strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> – Hausanschluss<br />
16/07/2013<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Quelle [4]<br />
Quelle [2]<br />
1x <strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong><br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
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<strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> – Aufgaben<br />
Messfunktion<br />
- Messung 3x Strangspannung (Spannungsteiler, -wandler)<br />
- Messung 3x Strangstrom (Shunt, Magnetfeldsensor)<br />
- Digitalisierung durch AD-Wandlung<br />
- Erfassung von Messreihen<br />
- Berechnung Verbrauchs- <strong>und</strong> Qualitätsgrößen<br />
zeitlicher Verlauf Leistung, Schein-, Wirk- <strong>und</strong> Blindleistung<br />
Netzfrequenz, Spannungsoberwellengehalt…<br />
- Je nach Leistungsklasse bestimmte Genauigkeitsklasse<br />
16/07/2013<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
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8
<strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> – Aufgaben<br />
Kommunikationsfunktion<br />
- zum K<strong>und</strong>en: Display, Datenschnittstelle<br />
- zum Energieversorger:<br />
16/07/2013<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
Quelle [5]<br />
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<strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> – Fähigkeiten<br />
• Messdaten <strong>für</strong> den K<strong>und</strong>en<br />
• Messfrequenz genügend hoch <strong>für</strong> Energieeinsparung<br />
16/07/2013<br />
• Fernauslesung<br />
• Zwei-Wege-Kommunikation<br />
• Unterstützung von Tarifsystemen<br />
• Datenschutz<br />
• Detektion <strong>und</strong> Verhinderung von Missbrauch<br />
• Stromfluss in beide Richtungen<br />
• Energieverbrauch<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
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<strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> – Nutzen<br />
Endk<strong>und</strong>en<br />
• einfacher Wechsel Stromanbieter<br />
• monatliche Rechnung nach Verbrauch<br />
• aktuelle Verbrauchsdaten Stromsparen<br />
• flexible Tarife Kostensparen<br />
16/07/2013<br />
Energieversorger<br />
• manuelles Zählerablesen vor Ort entfällt<br />
• zeitgenaue Verrechnung flexible Tarife<br />
• Fernab- <strong>und</strong> Fernfreischaltung<br />
• Lastmanagement Energieeffizienz<br />
• Softwareupdates während Betrieb<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Netzbetreiber<br />
• Lastmanagement kleinere Lastspitzen<br />
• Kleinere Lastspitzen bessere Nutzung<br />
• Erfassung Netzzustand aktive Netze<br />
• effiziente Einbindung dezentraler Erzeuger<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
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Herausforderungen – <strong>Smart</strong> Grid, <strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong><br />
• 80% <strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> bis 2020 in EU gesetzlicher Rahmen<br />
• <strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> <strong>und</strong> Kostensparen nicht automatisch<br />
16/07/2013<br />
• Energiesparpotential 8% wenig Wissen über Verbraucher<br />
• flexible Tarife zeitl. Verschiebung von Aktivitäten<br />
• Anschaffung (125€ gegenüber 35€) <strong>und</strong> Betrieb<br />
• Standardisierung der Schnittstellen <strong>und</strong> Funktionsumfang<br />
• Kommunikationsinfrastruktur<br />
• Thema Fernabschaltung<br />
• Standards <strong>für</strong> Datenschutz <strong>und</strong> Datensicherheit<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Antriebssysteme</strong> & Leistungselektronik – Technische Universität München<br />
Arcisstrasse 21, D-80333 München - Severin Kitzler<br />
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Zusammenfassung<br />
• <strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong> Intelligentes Interface Basistechnologie<br />
• Datenverbindung mit der IT-Infrastruktur des Stromnetzes<br />
16/07/2013<br />
• Ströme <strong>und</strong> Spannungen messen Verbrauchswerte<br />
errechnen <strong>und</strong> alle 15min abspeichern<br />
• Darstellung der Verbrauchsdaten im Haushalt in Echtzeit<br />
• Deutschland 0,2% der Haushalte <strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong><br />
• Vorreiter mit ca. 95% Abdeckung Schweden, Finnland, Italien<br />
• Möglichkeiten zur Netzsteuerung im <strong>Smart</strong> Grid<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Antriebssysteme</strong> & Leistungselektronik – Technische Universität München<br />
Arcisstrasse 21, D-80333 München - Severin Kitzler<br />
13
Quellen<br />
[1] Andreas Lugmaier, Helfried Brunner, Wolfgang Prüggler u.a.: Roadmap <strong>Smart</strong> Grids<br />
Austria. Technischer Bericht, Nationale Technologieplattform <strong>Smart</strong> Grids Austria, 2012.<br />
[2] Nutzerinformation Photovoltaik, DGS Deutsche Gesellschaft <strong>für</strong> Sonnenenergie, 2006.<br />
[3] Fehlerhafte Elektrizitätszähler - Entwarnung, Landesbetrieb Mess- <strong>und</strong> Eichwesen<br />
Nordrhein-Westfahlen Köln, 2008.<br />
[4] Ökonomische <strong>und</strong> technische Aspekte eines flächendeckenden Rollouts intelligenter<br />
Zähler, B<strong>und</strong>esnetzargentur, 2009.<br />
[5] CKW verlängert ihr Pilotprojekt <strong>Smart</strong> <strong>Meter</strong>ing, Medienmitteilung, Centralschweizerische<br />
Kraftwerke AG, 2012.<br />
[6] Ziesing, Dr. Hans-Joachim: Anwendungsbilanzen <strong>für</strong> die Endenergiesektoren in<br />
Deutschland in den Jahren 2009 <strong>und</strong> 2010. Technischer Bericht, Arbeitsgemeinschaft<br />
Energiebilanzen AGEB, 2011.<br />
[7] Europäisches Hochspannungsversorgungsnetz, Global Energy Network Institute, 2004.<br />
[8] Stefan Riepl, Grobes <strong>und</strong> prinzipielles Schema der Stromversorgung in Deutschland,<br />
Wikipedia, 2012.<br />
16/07/2013<br />
Gliederung:<br />
Klassisches<br />
Stromnetz<br />
<strong>Smart</strong> Grid<br />
Herausforderung<br />
Zusammenfassung<br />
<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Antriebssysteme</strong> & Leistungselektronik – Technische Universität München<br />
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