Projekt des Monats

Smart-Meter Rollout bei den Kreuznacher Stadtwerke

Abb. 1: Netzgebiet der Kreuznacher Stadtwerke

Die Unternehmensgruppe Kreuznacher Stadtwerke versorgen über 73.000 Menschen der Region mit Strom, Gas und Wasser. Dafür nutzt sie ein komplexes Versorgungsnetz, das 492 km Wasserleitungen und 689 km Stromleitungen umfasst. (Vgl. Abb. 1 "Netzgebiet der Kreuznacher Stadtwerke")

Wegen der Energiewende und der damit verbundenen volatilen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien muss die existierende Netzinfrastruktur in den nächsten Jahren aus- und umgebaut werden. Das Netz muss intelligenter werden. Einen wesentlichen Baustein bilden hierbei intelligente Messsysteme, die bei den Kunden die bekannten elektromechanischen Ferraris-Stromzähler ersetzen sollen. Sie bestehen aus einer modernen Messeinrichtung und einem Smart Meter Gateway, das den Austausch von Daten zwischen den Marktteilnehmern ermöglicht. Der große Vorteil: Die intelligenten Messsysteme erhöhen die Transparenz über die Netzauslastung und den individuellen Energieverbrauch. Sie sind die Voraussetzung für variable Stromtarife und die Steuerbarkeit von Anlagen. Verbraucher können damit Geräte wie Wallboxen, Waschmaschinen etc. zu den Tageszeiten nutzen, in denen die Strompreise besonders niedrig sind. Die Steuerung, wann bestimmte Geräte zu- oder abgeschaltet werden, soll dabei möglichst automatisch erfolgen. Erzeugung, Netzauslastung und Verbrauch sollen also möglichst automatisiert zeitgenau aufeinander abgestimmt werden.

Gesetz zum Neustart der Digitalisierung der Energiewende
Die Einführung der intelligenten Messysteme regelt das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende (GDEW), das 2016 verabschiedet wurde. Aufgrund der Probleme bei der Einführung der Technologie wurde im April dieses Jahres das Gesetz zum Neustart der Digitalisierung der Energiewende (GNDEW) beschlossen, das den gesetzlichen Rahmen für einen beschleunigten Rollout intelligenter Messsysteme vorgibt. Bis 2032 sollen die Smart Meter flächendeckend in Haushalten und Unternehmen zum Einsatz kommen. Das Gesetz schreibt einen Pflichteinbau ab 2025 für alle Verbraucher ab 6.000 bis 100.000 kWh/Jahr sowie Anlagenbetreiber ab 7 bis 100 kW installierter Leistung vor. Bis Ende 2025 müssen mindestens 20 Prozent, bis Ende 2028 mindestens 50 Prozent und bis Ende 2030 mindestens 95 Prozent dieser Verbraucher mit einem intelligenten Messsystem ausgestattet sein.

Analyse der Roll-out Planung in Kooperation mit dem Umwelt-Campus
Für die Kreuznacher Stadtwerke, die in ihrem Bereich für 40.000 Stromzähler verantwortlich ist, ist der Roll-out der Smart Meter ein wichtiges und herausforderndes Projekt. Fast 5.000 Zähler unterliegen dabei dem Pflichteinbau bis zum Jahr 2030. Für die Planung des Roll-outs sind viele Fragen zu beantworten:

In welcher Reihenfolge sind die Kunden bzw. Abnahmestellen zu berücksichtigen?
Zu welchen Zeitpunkten werden die Zähler ausgetauscht?
Inwieweit kann der Pflichteinbau mit dem Eichzyklus vorhandener Zähler abgestimmt werden?
Mit welchem Aufwand ist der Einbau eines intelligenten Messystems je Abnahmestelle verbunden?
Welche Arbeitsschritte sind software- und hardwareseitig auszuführen?
Welche technische Kommunikationsverbindungen werden eingesetzt?

Hierzu haben die Kreuznacher Stadtwerke mit dem Wirtschaftsinformatiker Prof. Dr. Rolf Krieger am Umwelt-Campus zusammengearbeitet. In einer Bachelor Thesis hat sich der Student Jan Gerhart mit dem komplexen Thema auseinandergesetzt. Er hat die gesetzlichen und technischen Rahmenbedingungen aufgezeigt und die Roll-out Planung der Kreuznacher Stadtwerke analysiert, modelliert und bewertet.
Dabei kam ihm zugute, dass er als dualer Student viele der IT-Systeme und Abläufe bei dem Energieversorger schon kannte. Die Kreuznacher Stadtwerke sind Kooperationspartner im dualen Studiengang der Umwelt- und Wirtschaftsinformatik. Jan Gerhart konnte also auf den Erfahrungen und dem Wissen aufbauen, das er als dualer Student in mehrwöchigen Praxisphasen bei den Kreuznacher Stadtwerken erworben hat. Prof. Dr. Rolf Krieger, der verantwortliche Studiengangsleiter, erläutert das Konzept: „Praxisintegriert studieren bedeutet, dass die Studierenden während der Vorlesungszeit an der Hochschule und in der vorlesungsfreien Zeit im Unternehmen sind. Mehrwöchige Theorie- und Praxisphasen wechseln sich ab und ermöglichen das in Vorlesungen vermittelte Wissen in der Praxis anzuwenden.“ So hat Jan Gerhart nicht nur seine Bachelor Thesis sondern während seines Studiums auch mehrere Projektarbeiten bei den Kreuznacher Stadtwerken erstellt, wobei er von Prof. Krieger und Mitarbeitern des Unternehmens betreut wurde. Dabei hat er sich mit aktuellen Themen wie der Einführung der Robotic Process Automation (RPA)-Technologie zur Automatisierung von Geschäftsprozessen und der Modernisierung der IT-Infrastruktur bei Energieunternehmen beschäftigt. Dabei galt es immer auch wirtschaftliche Aspekte bei der Problemlösung zu berücksichtigen.

Die Kooperation im dualen Studiengang der Umwelt- und Wirtschaftsinformatik führte so zu einer Win-Win Situation für alle Beteiligten: Die Kreuznacher Stadtwerke nutzen das Ergebnis der Bachelor Thesis zur Optimierung des Smart Meter Roll-outs. Jan Gerhart ist mittlerweile als fester Mitarbeiter der Kreuznacher Stadtwerke in einem innovativen, spannenden Umfeld tätig. Die beiden firmenseitigen Betreuer Alexander Smuda, (Leiter der Abteilung für Energie- und betriebswirtschaftliche Dienstleistungen) und Marcel Helf (Abteilung Shared Service Versorgungswirtschaft) sind daher von der Zusammenarbeit mit dem Umwelt-Campus begeistert und wollen die Zusammenarbeit in neuen Projekten fortsetzen.

Informationen zum Studiengang Umwelt- und Wirtschaftsinformatik

Abb. 2: Prozessmodell für den Smart-Meter Roll-out

Abb. 4: Prof. Dr. Rolf Krieger (l.), Leiter des Studiengangs Umwelt- und Wirtschaftsinformatik, im KI-Labor der Hochschule am Umwelt-Campus Birkenfeld