Die Diplomarbeit würde mit dem Georg-Hummel-Preis Technik 2011 ausgezeichnet.
Durch die Zunahme dezentraler Energieerzeuger und Reduzierung konventioneller Kraftwerke wird zur Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit der Netze zunehmend eine kommunikative Vernetzung und aktive Steuerung von Energieerzeugung und -verbrauch (Smart Grids) notwendig.
Smart Metering setzt genau bei diesen Problemstellungen an. Durch die Umstellung der Zählertechnologie von den nicht kommunikationsfähigen Ferrariszählern hin zu vernetzten bidirektional kommunizierenden intelligenten Zählern (Smart Meter), werden die Voraussetzungen für Smart Grids geschaffen. Zugleich bietet das Smart Metering neben Effizienzsteigerungen durch eine automatische Zählerfernauslesung und -steuerung das Potential zur Steigerung der Energieeffizienz durch einen integrierten regelmäßigen Feedbackprozess verbrauchter Energie. Empirischen Studien zufolge werden durch die regelmäßigen Informationen 5 bis 15% an elektrischer Energie eingespart…
Ziele und Abgrenzung:
Zur Realisierung von Smart Metering kann aus einer Vielzahl von Infrastrukturarchitekturen und Übertragungstechnologien ausgewählt werden, die sich in ihrer Effizienz unterscheiden. Neben diesen Gesichtspunkten spielen auch die geografischen Gegebenheiten bei der Entscheidung eine Rolle. Die in einem urbanen Gebiet bevorzugte Technik muss nicht zwingend auch die beste Lösung in ländlichen Gebieten sein. Auch sind soziale Aspekte wie Strahlung einzubeziehen, da der Erfolg des Smart Metering maßgeblich von der Akzeptanz des Endverbrauchers abhängt.
Ziel dieser Arbeit ist die konzeptionelle Analyse und Evaluierung geeigneter Übertragungstechnologien und Netzwerkstrukturen für eine effiziente Realisierung des Smart Meterings im Bereich der Nahkommunikation mit Hilfe eines Bewertungsalgorithmus. Hierzu werden u.a. anerkannte Methoden, Modelle und Standards genutzt, relevante Entscheidungkriterien (in 2 Ebenen) aufgestellt und die Alternativen paarweise über den objektiven mehrstufigen Analytic Hierarchie Process (AHP) evaluiert. Die Nahkommunikation fokussiert sich auf die kommunikative Vernetzung der Zähler unterschiedlicher Sparten bis zu einem Datenkonzentrator.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Motivation und Rahmenbedingungen
- Ziele und Abgrenzung
- Vorgehen
- Smart Metering
- Rechtliche Rahmenbedingungen
- EU-Richtlinien
- Nationale Vorgaben
- Aufgaben und Rollen der Marktteilnehmer
- Auswirkungen
- Metering Informations- und Kommunikationssystem
- Information
- Kommunikation
- Normen
- Netzwerke
- Modelle
- Modellierung der Fachkonzeptschicht
- Normen und Methoden
- IEC 61970 - Common Information-Model
- IEC 61968 - Metering-Prozesse
- Modellierung der Organisationssicht
- Modellierung der Steuerungssicht
- Bewertungsverfahren
- Übersicht der Szenarien und Anwendungsfälle
- Zählerinstallations- und Austauschprozess
- Energiedienstleisterwechselprozess
- Messdatenübertragungsprozess
- Zählersteuerungsprozess
- Ereignisübermittlungsprozess
- Datensynchronisationsprozess
- Modellierung der Datensicht
- UML-Klassendiagramm Metering
- Volumenbetrachtung
- Modellierung der Funktionssicht
- Kriterien zur Architektur- und Technologieauswahl
- Systemanforderungen
- Interoperabilität
- Marktdurchdringung
- Skalierbarkeit
- Datensicherheit
- Datenintegrität
- Vertraulichkeit
- Verfügbarkeit
- Kommunikation
- Nutzenübertragungsrate
- Kommunikationseffizienz
- Übertragungsdauer
- Echtzeitfähigkeit
- Teilnehmer
- Reichweite
- Teilnehmeranzahl
- Frequenznutzung
- Teilnehmerinteraktion
- Kommunikationsrichtung
- Betriebsart
- Soziale Anforderungen
- Strahlung
- Energieverbrauch
- Kosten
- Szenarioentwicklung
- Ländliches Szenario
- Urbanes Szenario
- Infrastruktur Nahübertragung
- Kommunikation
- Autonomer Zähler
- Multisparten-Zähler
- Multi Utility Communicator
- Bewertung
- Verbrauchsanzeige
- Energiedisplay
- Online-Portal
- Bewertung
- Übertragungsstandards im Bereich der Nahkommunikation
- Drahtlose Kommunikation
- Kommunikationsträger
- 868-MHz-Band
- 2,4-GHz-Band
- Dect-Band
- Drahtlose Technologien
- WLAN / WI-FI
- Bluetooth
- ZigBee
- DECT
- EnOcean
- Z-Wave
- Wireless-M-Bus
- Drahtgebundene Kommunikation
- Kommuniktionsträger
- PLC
- Twisted-Pair
- Lichtwellenleiter
- Drahtgebundene Technologien
- KNX-PL
- KNX-TP
- KNX-IP
- Stärken und Schwächen
- Gegenüberstellung und Bewertung
- Entscheidungsmodelle als Grundlage
- Analytic Hierarchie Process
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der effizienten Gestaltung von Architekturen und Technologien für Smart Metering im Bereich der Nahkommunikation. Sie untersucht die rechtlichen Rahmenbedingungen, die Aufgaben und Rollen der Marktteilnehmer sowie die Auswirkungen von Smart Metering. Die Arbeit analysiert verschiedene Metering-Informations- und Kommunikationssysteme, modelliert die Fachkonzeptschicht und bewertet verschiedene Kriterien zur Auswahl geeigneter Architekturen und Technologien.
- Rechtliche Rahmenbedingungen und Auswirkungen von Smart Metering
- Modellierung von Metering-Systemen und deren Architektur
- Kriterien zur Auswahl von Technologien für die Nahkommunikation
- Bewertung verschiedener Kommunikationsstandards und -technologien
- Entwicklung von Szenarien für Smart Metering in ländlichen und urbanen Gebieten
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in das Thema der Diplomarbeit ein und definiert die Motivation, die Ziele und die Abgrenzung der Arbeit. Kapitel 2 beleuchtet das Smart Metering-Konzept, die rechtlichen Rahmenbedingungen, die Aufgaben und Rollen der Marktteilnehmer sowie die Auswirkungen auf den Energiesektor. In Kapitel 3 werden verschiedene Metering-Informations- und Kommunikationssysteme vorgestellt. Kapitel 4 modelliert die Fachkonzeptschicht des Smart Metering-Systems und analysiert die Anforderungen an die Kommunikation und Datenverarbeitung. Kapitel 5 definiert wichtige Kriterien zur Auswahl von Architekturen und Technologien für die Nahkommunikation. Kapitel 6 entwickelt Szenarien für die Anwendung von Smart Metering in ländlichen und urbanen Gebieten. Schließlich werden in Kapitel 7 die verschiedenen Technologien und Standards im Bereich der Nahkommunikation vorgestellt und bewertet.
Schlüsselwörter
Smart Metering, Nahkommunikation, Metering-Informations- und Kommunikationssystem, Architektur, Technologie, Rechtliche Rahmenbedingungen, Marktteilnehmer, Modellierung, Kriterien, Szenarien, Kommunikationstandards, Drahtlose Kommunikation, Drahtgebundene Kommunikation.
- Citar trabajo
- Dipl. Wirtschaftsinformatiker (FH) Christian Schäfer (Autor), 2010, Effiziente Architekturen und Technologien zur Realisierung von Smart Metering im Bereich der Nahkommunikation, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/152069
