Nachhaltige Energiegewinnung aus erneuerbaren Energiequellen wird immer wichtiger. Regenerative Stromerzeugung soll dafür sorgen, dass die Abhängigkeit von endlichen Energieträgern und der CO2-Ausstoß verringert werden. Um dafür die nötige Infrastruktur zu schaffen, wurde im Jahr 2016 das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende erlassen.
Für die Umsetzung müssen Messstellenbetreiber ihre Infrastruktur umfassend modernisieren. Bis zum 31. Dezember 2032 sollen sie nahezu alle elektromechanischen Ferraris-Zähler gegen elektronische, moderne Messeinrichtungen austauschen. Wie können sie den gesetzlich geforderten Umbau ressourcenschonend und ökonomisch vertretbar gestalten? Philipp Trautmann zeigt aus der Sicht des betrieblichen Nachhaltigkeits- und Umweltmanagements, welche konkreten Handlungsoptionen es gibt.
Trautmann verdeutlicht, wie verantwortungsvoll diese Aufgabe der Verteilnetzbetreiber beim Umbau der Energieinfrastruktur ist. Für den Einsatz der neuen Messgeräte müssen sie sich mit neuen Technologien und Produkten auseinandersetzen und insbesondere ökologische Aspekte berücksichtigen. Sein Buch richtet sich vornehmlich an Messstellenbetreiber und an die Hersteller elektronischer Zähler.
Inhaltsverzeichnis
EINLEITUNG
GLIEDERUNG UND VORGEHENSWEISE
1 MESSSTELLENBETREIBER: ROLLE, AUFGABEN UND GESETZLICHER RAHMEN
1.1 AKTEURE IN DER ENERGIEWIRTSCHAFT
1.1.1 Die Rolle des Marktteilnehmers Verteilnetzbetreiber (VNB)
1.1.2 Entwicklung der Rolle des Marktteilnehmers Verteilnetzbetreiber
1.2 AUFGABEN EINES MESSSTELLENBETREIBERS
1.3 GESETZLICHE RAHMENBEDINGUNGEN
1.3.1 Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende (GDEW)
1.3.2 Messstellenbetriebsgesetz (MsbG)
1.3.3 Verfahrensanweisung zur Stichprobenverfahren (GM-VA SPV) Stand 01.01.2019
1.4 MODERNE MESSEINRICHTUNGEN / INTELLIGENTE MESSSYSTEME
1.4.1 Struktureller Aufbau von mME
1.5 ASPEKTE DES BETRIEBLICHEN UMWELT-/ NACHHALTIGKEITSMANAGEMENT
1.5.1 „Big Six“ - Wesentliche Herausforderungen der Nachhaltigkeit
1.5.2 Elektroschrott als aktuelle Herausforderung
1.5.3 Standards, Richtlinien & Zertifizierungssysteme für eine nachhaltige Unternehmensausrichtung
1.5.4 Verankerung von Nachhaltigkeit im Unternehmen N-ERGIE Aktiengesellschaft
2 INTELLIGENTER MESSSTELLENBETREIBER: INDIKATOREN ZUR BESTIMMUNG VON NACHHALTIGKEIT
2.1 ANWENDUNG VON NACHHALTIGKEITS- UND UMWELTMANAGEMENT AUF IMSB
2.1.1 Ermittlung der Umweltleistungskennzahl 1 für den iMSB MDN - Durchschnittliche Verweildauer im Netz
2.1.2 Ermittlung der Umweltleistungskennzahl 5 für den iMSB MDN – Jährlicher Treibstoffeinsatz
2.1.3 Zusammenhang zwischen Umweltleistungskennzahl 1 und 4 – Verweildauer, Entsorgungsmenge, Anzahl Wechsel
2.2 AKTUELLE KENNZAHLEN DES IMSB MDN
2.2.1 Betrachtung nach letzter Beglaubigung
2.2.2 Betrachtung der Anschlussobjekte
2.3 UMSETZUNG DER GDEW-ANFORDERUNGEN FÜR MME
2.4 BETRACHTUNG VON VERWEILDAUERSZENARIEN
2.4.1 mME ohne Stichprobenverlängerung – Verweildauer 8 Jahre
2.4.2 mME mit Stichprobenverlängerung um 2, 4, 8 Jahre – Verweildauer 10 - 16 Jahre
2.4.3 Zusammenfassender Vergleich der Szenarien
3 NACHHALTIGKEIT AUS TECHNISCHER SICHT
3.1 BETRACHTUNG VON AUSFALLURSACHEN ELEKTRONISCHER ZÄHLER
3.2 VERGLEICH DER BESCHAFFENHEIT EINES MME UND EINES FERRARIS-ZÄHLERS
3.3 EIGENVERBRAUCH VON ZÄHLERN
3.3.1 Betrachtung von Qualität und Betriebszeit
3.3.2 Prognose der Zuverlässigkeit nach IEC 62059-41:2006
3.3.3 Prüfung der Zuverlässigkeit nach IEC 62059-31-1:2008 und IEC 62059-32-1:2011
3.3.4 Nachhaltigkeits- und Umweltaspekte bei Geräteherstellern
3.3.5 Maßnahmen des Herstellers easymeter
3.3.6 Maßnahmen des Herstellers ISKRAEMECO
3.3.7 Maßnahmen des Herstellers Landis+Gyr
4 BETRIEBSWIRTSCHAFTLICHE ASPEKTE
4.1 ERLÄUTERUNGEN UND ANNAHMEN ZUM ZÄHLERWECHSEL
4.2 KOSTEN WÄHREND DER NUTZUNGSDAUER
5 FAZIT UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Auswirkungen des „Gesetzes zur Digitalisierung der Energiewende“ (GDEW) auf den Betrieb moderner Messeinrichtungen (mME) aus der Perspektive des betrieblichen Nachhaltigkeits- und Umweltmanagements. Ziel ist es, unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Faktoren aufzuzeigen, ob der gesetzlich geforderte Umbau ressourcenschonend gestaltet werden kann.
- Analyse der gesetzlichen Rahmenbedingungen für Messstellenbetreiber
- Identifikation zentraler Umweltleistungskennzahlen für Messstellen
- Untersuchung von Verweildauerszenarien und deren ökologische Folgen
- Bewertung technischer Aspekte wie Ausfallursachen und Eigenverbrauch von Zählern
- Ökonomische Betrachtung der Lebenszykluskosten und Investitionsbudgets
Auszug aus dem Buch
1.4.1 Struktureller Aufbau von mME
Elektronische Zähler und mME können prinzipiell drei verschiedene strukturelle Aufbauten aufweisen, die in Anhang C dargestellt sind.
In Variante A werden Strom und Spannung mit analogen Rechenbaugruppen proportional zum Eingangssignal multipliziert und einem Prozessor zur Verfügung gestellt. In Variante B werden die Eingangssignale zunächst durch Analog- / Digital-Wandler digitalisiert und dann einem Prozessor getrennt zur Verfügung gestellt. In Variante C werden die Messwerte direkt als Eingangssignale für einen Zähler-Chip zur Verfügung gestellt. Variante B und C haben gemein, dass typische Probleme, die bei analogen Rechen-Baugruppen bestehen, wie Nichtlinearitäten, Offsets, Driften, Verschleiß und andere physikalischen Störerscheinungen, nicht vorhanden sind. Alle Rechnungen erfolgen in den Varianten B und C digital. Dadurch können Energie und Leistung genauer bestimmt werden. Allen drei Varianten ist gemein, dass es eine Versorgungseinheit des Zählers, wie unten links dargestellt, Bedienelemente, Display, Steuereingänge, Signalweitergabe und Schnittstellen, rechts dargestellt, und einen Prozessor, bzw. einen Zähler-Chip gibt. Die Anforderung an die Messtechnik bewegt sich weg von der reinen Darstellung von Mittelwerten hin zur Darstellung von momentanen Werten. Diesem Bedarf trägt die Entwicklung von Mikroprozessoren oder Digitalen Signal Prozessoren Rechnung, welche über ausreichend Rechenleistung zur Anzeige digitaler Strom- und Spannungswerte verfügen. Der Trend geht weg von Variante A und B hin zu Variante C. Im Gegensatz zu Ferraris-Zählern, die alle das gleiche, standardisierte Messprinzip verwenden und ähnliche Charakteristika aufweisen, zeigen elektronische Stromzähler verschiedene stromstärkeabhängige Kurven auf. Ursache hierfür ist die Anwendung verschiedener Messprinzipien für mME. Bei allen Typen von mME ist die zu messende Stromstärke zwischen einigen Milliampere bis hin zu einigen 10 Ampere an die spezifischen Pegel des elektronischen Messwerks anzupassen. Neben der Anforderung an den Messbereich bestehen hohe Anforderungen an elektronische Zähler bezüglich der Einhaltung von Fehlergrenzen bei Mischströmen. Unter Mischstrom wird verstanden, dass Gleichstromanteile im Messstrom der Wechselstromanteile enthalten sein dürfen. Genau wird diese Anforderung in DIN 40110 geregelt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 MESSSTELLENBETREIBER: ROLLE, AUFGABEN UND GESETZLICHER RAHMEN: Dieses Kapitel erläutert die Akteure im Energiemarkt, die gesetzlichen Anforderungen (GDEW, MsbG) und die Grundlagen des Umwelt- und Nachhaltigkeitsmanagements.
2 INTELLIGENTER MESSSTELLENBETREIBER: INDIKATOREN ZUR BESTIMMUNG VON NACHHALTIGKEIT: Hier werden zentrale Umweltleistungskennzahlen entwickelt und die Auswirkungen des Rollouts anhand von Verweildauerszenarien auf die CO2-Bilanz und das Montagevolumen untersucht.
3 NACHHALTIGKEIT AUS TECHNISCHER SICHT: Das Kapitel analysiert Ausfallursachen elektronischer Zähler und vergleicht Materialzusammensetzung sowie Eigenverbrauch von Zählertechnologien, ergänzt durch Ansätze zur Qualitätssicherung.
4 BETRIEBSWIRTSCHAFTLICHE ASPEKTE: Dieser Teil betrachtet die ökonomische Rentabilität der Umstellung durch Berechnung der maximal möglichen Investitionsbudgets unter verschiedenen Szenarien.
5 FAZIT UND HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und gibt Empfehlungen zur Vermeidung von Wechseltätigkeiten und zur gezielten Auswahl zuverlässiger, langlebiger Zählertechnik.
Schlüsselwörter
Digitalisierung, Nachhaltigkeit, Smart Meter, Messstellenbetreiber, GDEW, Energiewende, Lebenszykluskosten, Elektroschrott, Umweltmanagement, Zuverlässigkeit, Energieeffizienz, Messstellenbetriebsgesetz, Ressourcenschonung, CO2-Emissionen.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Masterarbeit?
Die Arbeit untersucht, wie Messstellenbetreiber den durch das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende (GDEW) geforderten Austausch von Zählern nachhaltig und ökonomisch vertretbar bewältigen können.
Welche zentralen Themenfelder behandelt die Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der Digitalisierung der Messinfrastruktur, den ökologischen Auswirkungen des Rollouts (z. B. Elektroschrott) sowie der betriebswirtschaftlichen Kalkulation von Zählerwechseln.
Was ist die primäre Forschungsfrage?
Die zentrale Frage ist, ob der gesetzlich erzwungene Umbau auf moderne Messeinrichtungen ressourcenschonend und ökonomisch vertretbar gestaltet werden kann, unter Einbeziehung betrieblicher Nachhaltigkeitsaspekte.
Welche wissenschaftliche Methodik wird verwendet?
Die Arbeit identifiziert zentrale Umweltleistungskennzahlen, nutzt Verweildauerszenarien zur Modellierung von Wechselintervallen und berechnet Lebenszykluskosten sowie CO2-Emissionen anhand von Daten des Messstellenbetreibers MDN.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert die rechtlichen Rahmenbedingungen, definiert Nachhaltigkeitsindikatoren für den Messstellenbetrieb, vergleicht Zählertechnologien technisch und wirtschaftlich und entwickelt Szenarien für das Rollout-Management.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Digitalisierung, Nachhaltigkeit, „Smart Meter“, Lebensdauer und Elektroschrott.
Wie wirkt sich die neue Verfahrensanweisung zur Eichfristverlängerung auf iMSB aus?
Die neue Verfahrensanweisung ab 2019 erfordert häufigere Stichprobenverfahren und erhöht damit das Montagevolumen sowie den logistischen Aufwand für Messstellenbetreiber, was eine Neubewertung der Wirtschaftlichkeit erzwingt.
Warum ist die Zuverlässigkeit von Zählern ein kritischer Faktor?
Eine geringe Zuverlässigkeit führt zu ungeplanten Frühausfällen, was die Kosten durch zusätzliche Wechseltätigkeiten und Störungsbeseitigungen massiv in die Höhe treibt und somit die wirtschaftliche Rentabilität des Rollouts gefährdet.
- Arbeit zitieren
- Philipp Trautmann (Autor:in), 2019, Das Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende. Herausforderungen für das betriebliche Nachhaltigkeits- und Umweltmanagement von Messstellenbetreibern, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/511849
