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.
Die vorliegende Arbeit geht zunächst unter Anwendung der Modelle und Methoden des Informationsmanagements auf das Metering Informations- und Kommunikationssystem ein, das den Kern des Smart Meterings darstellt. Um Anforderungen an Übertragungstechnologien für Smart Metering stellen zu können ist es von Bedeutung, welche Prozesse, Daten und Funktionen in einem Smart Metering Informations- und Kommunikationssystem benötigt werden. Hierzu wird in der vorliegenden Arbeit zunächst die Fachkonzeptschicht nach ARIS modelliert, anhand derer Schlussfolgerungen über das erzeugte Datenvolumen und benötigter Funktionen gezogen werden können. Darauf aufbauend werden im zweiten Kapitel Zielkriterien für ein effizientes Smart Metering aufgestellt. Auf Grund unterschiedlicher geografischer Gegebenheiten ist außerdem die Bildung von Szenarien erforderlich, anhand derer zusammen mit den Bewertungskriterien die Infrastruktur sowie Übertragungstechnologien evaluiert werden können
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Metering Informations- und Kommunikationssystem
1.1 Information
1.2 Kommunikation
1.2.1 Normen
1.2.2 Netzwerke
1.3 Modelle
2 Modellierung der Fachkonzeptschicht
2.1 Normen und Methoden
2.1.1 IEC 61970 – Common Information-Model
2.1.2 IEC 61968 – Metering-Prozesse
2.2 Modellierung der Organisationssicht
2.3 Modellierung der Steuerungssicht
2.3.1 Bewertungsverfahren
2.3.2 Übersicht der Szenarien und Anwendungsfälle
2.3.3 Zählerinstallations- und Austauschprozess
2.3.4 Energiedienstleisterwechselprozess
2.3.5 Messdatenübertragungsprozess
2.3.6 Zählersteuerungsprozess
2.3.7 Ereignisübermittlungsprozess
2.3.8 Datensynchronisationsprozess
2.4 Modellierung der Datensicht
2.4.1 UML-Klassendiagramm Metering
2.4.2 Volumenbetrachtung
2.5 Modellierung der Funktionssicht
3 Kriterien zur Architektur- und Technologieauswahl
3.1 Systemanforderungen
3.1.1 Interoperabilität
3.1.2 Marktdurchdringung
3.1.3 Skalierbarkeit
3.2 Datensicherheit
3.2.1 Datenintegrität
3.2.2 Vertraulichkeit
3.2.3 Verfügbarkeit
3.3 Kommunikation
3.3.1 Nutzenübertragungsrate
3.3.2 Kommunikationseffizienz
3.3.3 Übertragungsdauer
3.3.4 Echtzeitfähigkeit
3.4 Teilnehmer
3.4.1 Reichweite
3.4.2 Teilnehmeranzahl
3.4.3 Frequenznutzung
3.5 Teilnehmerinteraktion
3.5.1 Kommunikationsrichtung
3.5.2 Betriebsart
3.6 Soziale Anforderungen
3.6.1 Strahlung
3.6.2 Energieverbrauch
3.7 Kosten
4 Szenarioentwicklung
4.1 Ländliches Szenario
4.2 Urbanes Szenario
Zielsetzung und Themen
Die Arbeit untersucht das Metering Informations- und Kommunikationssystem als zentralen Bestandteil von Smart Metering, um Anforderungen an effiziente Übertragungstechnologien abzuleiten und diese anhand geografischer Szenarien zu bewerten.
- Modellierung der Fachkonzeptschicht zur Identifikation von Datenvolumen und Funktionsanforderungen
- Entwicklung von Bewertungskriterien für Architektur- und Technologieauswahl (u.a. Interoperabilität, Sicherheit, Kosten)
- Analyse verschiedener Geschäftsprozesse (Zählerinstallation, Messdatenübertragung, Steuerung)
- Quantifizierung des Datenvolumens pro Zähler und Übertragungsperiode
- Unterscheidung und Evaluation der Szenarien für ländliche und urbane Regionen
Auszug aus dem Buch
2.4.2 Volumenbetrachtung
Zur Beurteilung der Architekturen und Technologien ist es notwendig, das Datenvolumen eines Metering Systems zu bestimmen. Hierzu sind neben der Bestimmung der Datenmenge je Prozess auch Annahmen über deren Auftrittswahrscheinlichkeit festzulegen. Als Betrachtungszeitraum wird ein Kalenderjahr gewählt.
Der Prozess der Zählerinstallation bzw. des Zähleraustauschs tritt auf Grund der gesetzlichen Vorschriften aus der Eichordnung unter der Annahme einmaliger Verlängerung alle 13 Jahre je Zähler auf. Geht man davon aus, dass 5 % der Zähler aus technischen Gründen während der Eichgültigkeitsdauer ausgetauscht werden müssen, ergibt sich insgesamt bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von 12,35 Jahren eine Häufigkeit des Prozesses pro Jahr von 0,08. Nach einer Studie der Firma Accenture wird die Wechselrate des Energiedienstleisters von 1% in den Jahren 1999 bis 2006 deutlich ansteigen. Für das Jahr 2015 wird mit einem Anstieg der Quote auf bis zu 10 % p.a. gerechnet. Ein Grund hierfür liegt auch in der Zunahme der Bedeutung von Service und Image neben dem Faktor Preis bei dem Endverbraucher. Die Energiedienstleister bekommen durch die Einführung der Smart Meter die Gelegenheit, durch nützliche Funktionen über dem geforderten Standard Wettbewerbsvorteile zu generieren. Auf Grund mangelnder Interoperabilität der Systeme kann durch einen Wechsel des Energiedienstleisters ein Zähleraustausch notwendig werden. Da derzeit nur eine geringe Interoperabilität der Kommunikationssysteme untereinander besteht aber auch keine 100%-ige Interoperabilität im Smart Metering zu erwarten ist, wird konservativ in 50% des EDL-Wechselprozesses mit einem Austausch des Zählers gerechnet. Der Prozess tritt im Durchschnitt demzufolge je zur Hälfte 0,05-mal pro Jahr auf.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Notwendigkeit von Klimaschutzmaßnahmen und die Rolle von Smart Metering als Voraussetzung für Smart Grids und Energieeffizienzsteigerung.
Metering Informations- und Kommunikationssystem: Dieses Kapitel definiert die Grundlagen von Information und Kommunikation innerhalb eines Smart Metering Systems und führt in die Modellierung mittels ARIS ein.
Modellierung der Fachkonzeptschicht: Hier werden mittels der Standards IEC 61970 und IEC 61968 Rollen, Prozesse, Datenstrukturen und Anwendungsfälle des Smart Meterings modelliert und das Datenvolumen berechnet.
Kriterien zur Architektur- und Technologieauswahl: Das Kapitel leitet Bewertungskriterien wie Systemanforderungen, Datensicherheit, Kommunikationsqualität und Kosten ab, um die Eignung verschiedener Architekturen und Technologien zu evaluieren.
Szenarioentwicklung: Dieses Kapitel unterteilt die Bewertung in ein ländliches und ein urbanes Szenario, um regionalen Unterschieden in Infrastruktur und Störfaktoren gerecht zu werden.
Schlüsselwörter
Smart Metering, Informationsmanagement, Kommunikationssystem, Fachkonzeptschicht, ARIS, IEC 61968, Datenvolumen, Übertragungstechnologie, Interoperabilität, Datensicherheit, Smart Grid, Anwendungsfälle, Architektur, Netzwerktopologien, Energieeffizienz
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die Anforderungen an Smart-Metering-Systeme und die daraus resultierenden Anforderungen an Übertragungstechnologien unter Anwendung von Modellen des Informationsmanagements.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der Modellierung der Fachkonzeptschicht des Metering-Systems, der Berechnung von Datenvolumina verschiedener Geschäftsprozesse und der Ableitung von Auswahlkriterien für Architekturen.
Welches primäre Ziel verfolgt die Arbeit?
Das Ziel ist die Erarbeitung von Bewertungskriterien, mit denen effiziente Architekturen und Übertragungstechnologien für das Smart Metering in Abhängigkeit geografischer Szenarien evaluiert werden können.
Welche wissenschaftliche Methode verwendet der Autor?
Es wird die ARIS-Architektur (Architektur integrierter Informationssysteme) zur Modellierung von Rollen, Prozessen, Daten und Funktionen genutzt, kombiniert mit internationalen Standards wie IEC 61970 und IEC 61968.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Modellierung der Fachkonzeptschicht inklusive der Steuerungs- und Datensicht sowie die Definition und Gewichtung technischer und sozialer Auswahlkriterien für die Architektur.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?
Zentrale Begriffe sind Smart Metering, Informationsmanagement, Datenvolumen, Interoperabilität, Datensicherheit und die Modellierung von Anwendungsfällen.
Wie hoch ist das geschätzte Datenvolumen je Stromzähler pro Jahr?
Basierend auf den Berechnungen im Kapitel zur Volumenbetrachtung beträgt das durchschnittliche Datenvolumen pro Stromzähler und Jahr etwa 9,4 Megabyte.
Warum ist die Modellierung der Fachkonzeptschicht wichtig?
Die Modellierung auf Fachkonzeptebene bietet eine hohe Beständigkeit gegenüber der oft kurzlebigeren DV-Konzeption und ermöglicht eine strukturierte Zerlegung komplexer Probleme in handhabbare Teilaspekte.
Wie beeinflussen geografische Gegebenheiten die Technologieauswahl?
Ländliche Gebiete erfordern aufgrund größerer Distanzen einen Fokus auf die Reichweite, während urbane Szenarien aufgrund hoher Dichte und Mehrfachnutzung von Frequenzen stärker mit Interferenzen und dem Bedarf an hohen Datenraten konfrontiert sind.
- Arbeit zitieren
- Dipl. Wirtschaftsinformatiker (FH) und Dipl. Kaufmann (FH) Christian Schäfer (Autor:in), 2010, Zielkriterien im Smart Metering und die damit verbundenen Anforderungen an die Übertragungstechnologien, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/282511
