Gas Cloud 4.0: Digitalisierung nicht nur in der Stromabrechnung

Gas Cloud 4.0: Digitalisierung nicht nur in der Stromabrechnung

Beim Stichwort „Digitalisierung in der Energiewirtschaft“ denkt man zuerst an intelligente Stromzähler. Derartige Messeinrichtungen sind bereits in vielen Haushalten verbaut und der flächendeckende Rollout für Systeme zur Messdatenübertragung hat begonnen.
Die Grundlage für diesen Rollout wurde bereits 2016 gesetzlich gelegt und damit auch die Weichen für eine Smart City geschaffen.

In der Gaswirtschaft ist das Thema noch nicht so weit entwickelt, auch wenn bereits erste gesetzliche Bestimmungen für Gaszähler und eine digitale Anbindung existieren.

Dass auch bei der Gasabrechnung interessante IoT-Szenarien mit spannendem Business Case möglich sind, zeigen wir am Beispiel der Mengenumwerter.

Ausgangslage: Energiemengenberechnung in der Gaswirtschaft

Im Unterschied zur elektrischen Energie hängt die Energiemenge im Gas von mehreren Faktoren ab: Durchflussvolumen, Druck, Temperatur. Mengenumwerter – die an relevanten Übergabepunkten direkt in die Gasversorgungsinfrastruktur eingebaut werden – sind zur Berechnung der übertragenen Energiemenge unter Berücksichtigung der genannten Einflussfaktoren nötig. Ein Mengenumwerter berechnet aus den Messgrößen für die drei Einflussfaktoren ein Normvolumen, welches dann die Grundlage für die Gasabrechnung ist.

Problem: Hohe Kosten beim Einsatz von Mengenumwertern

Das Problem beim Einsatz von Mengenumwertern stellen die vergleichsweisen hohen Anschaffungskosten und die zusätzlich notwendigen Prüfkosten dieser Geräte dar. Mengenumwerter unterliegen dem Eichrecht und müssen in vorgeschriebenen Intervallen auf ihre vorschriftsgemäße Funktion geprüft werden. Dazu muss ein Prüfer jedes einzelne Gerät in vorgeschriebenen Abständen vor Ort nach eichrechtlichen Vorgaben testen und rezertifizieren.

Lösungsansatz: Ein IoT Szenario eröffnet Optimierungspotential

Denkt man die beschriebene Energiemengenberechnung einmal als IoT-Szenario zeigen sich interessante Optimierungspotenziale. So könnte man die dezentrale Berechnungslogik in einem zentralen Softwareservice bereitstellen, der mit Messdaten aus Sensoren in der Gasversorgungsinfrastruktur beliefert wird. Alle nicht physikalisch notwendigen Komponenten (z. B. Mengenumwerter) werden also virtualisiert, um die genannten Kosten reduzieren zu können und gleichzeitig neue technologische Möglichkeiten zu schaffen.

Der zentrale „Mengenumwerter as a Service“ würde eine radikale Vereinfachung der eichrechtlichen Prüfung bedeuten: Anstatt vieler Geräte wird nur noch eine zentrale Softwarekomponente geeicht.

Die Erfassung und Übertragung von Sensorwerten aus der Gasversorgungsinfrastruktur machen zudem Predictive-Maintainance-Szenarien denkbar. Versorger könnten auf Basis dieser Daten Bedarfe vorhersagen, ihre Planung optimieren und teure Engpässe bzw. Ausfallzeiten vermeiden.

Die Grafik zeigt eine Möglichkeit zur manipulationssicheren Übertragung von Messdaten.

Messdaten müssen manipulationssicher und unverändert übertragen werden

Der skizzierte Lösungsansatz bringt auch neue Herausforderungen mit: Mengenumwerter unterliegen wie beschrieben dem Eichrecht und müssen daher hohen Anforderungen gerecht werden. Dazu gehört die Notwendigkeit, dass die Messdaten nicht manipulierbar sind und unverändert verarbeitet werden können. Eine manipulationssichere Übertragung und vor allem Verarbeitung der Messdaten von der Gasversorgungsinfrastruktur zum bzw. im Mengenumwerter-Service ist somit notwendig. Dies ist nicht ohne Weiteres mit den üblichen Verfahren erreichbar. Hierfür kennt man derzeit zwei Lösungsansätze:

Im konkreten Beispiel werden somit die Messdaten von der Gasversorgungsinfrastruktur verschlüsselt an den Mengenumwerter-Service übertragen und dort ohne vorherige Entschlüsselung verarbeitet. Das Normvolumen der abzurechnenden Gasmenge wird auf Basis verschlüsselter Messdaten errechnet. In letzter Konsequenz ist auch das Ergebnis der Berechnung verschlüsselt und nicht manipulierbar.

Das beschriebene Szenario erfüllt die eichrechtlichen Anforderungen. Die Manipulationssicherheit des Mengenumwerter-Service kann mit Hilfe eines Referenzdatensatzes regelmäßig überprüft werden. Wobei diese Überprüfung z. B. auch durch eine Eichbehörde vorgenommen werden könnte. Die Vergabe eines „digitalen Eichsiegels/Zertifikats“ ist dabei denkbar.

Die Grafik zeigt ein mögliches Szenario zum Austausch und der Validierung von Messdaten.

Fazit

Die Kombination neuer Technologien, wie z. B. Homomorphic Encryption, Cloud Services und IoT führt zu interessanten Optimierungsansätzen in Bereichen, in denen man zunächst nicht über Digitalisierung nachdenkt. Auch Manipulationssicherheit muss nicht zwangsläufig mit Blockchain-Technologien umgesetzt werden. Es gibt alternative Lösungsansätze, deren Evaluation lohnend sein kann.

Autor: Henning Bertsch, Senior Consultant, Q_PERIOR AG.

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