Kollektive Photovoltaik-Eigenversorgung: Messarchitekturen, Energiebilanz und Regulierung

Photovoltaische Energiegemeinschaften (PEG) — Gruppen von Verbrauchern, die Solarenergie im Rahmen des kollektiven Eigenverbrauchs gemeinsam nutzen — stellen eine spezifische Messherausforderung dar: Sie benötigen gleichzeitige Lesungen von Erzeugung, individuellem Verbrauch und Netzbilanz in Echtzeit, mit Rückverfolgbarkeit für die Abrechnung zwischen den Teilnehmern. Dieser Leitfaden beschreibt die AMI-Messarchitektur mit dem gateway IoT 4G Index AMI für eine typische PEG mit 10–50 Einheiten.

Systemarchitektur

Eine PEG mit kollektivem Eigenverbrauch benötigt mindestens drei unterschiedliche Messpunkte:

• Netzgrenzpunkt: bidirektionaler Zähler am Anschlusspunkt mit dem Netzbetreiber. Erfasst die importierte/exportierte Nettoenergie.
• Erzeugungspunkt: Zähler oder Wechselrichterregister, der die gesamte Photovoltaik-Produktion der Anlage misst.
• Individuelle Verbrauchspunkte: ein Zähler pro teilnehmender Einheit (Wohnung, Gewerbefläche) zur Berechnung des Erzeugungs-Verteilungskoeffizienten.

Jeder Messpunkt benötigt sein eigenes gateway IoT 4G Index AMI: Der RS485-Port des Geräts ermöglicht eine einzige Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit dem Zähler. Jedes Index AMI überträgt seine Lesungen unabhängig an die AMI-Plattformen über 4G/LTE, wo die Abrechnungsplattform die Energiebilanz jedes Teilnehmers berechnet.

Messtopologie (Architektur 1 Index AMI pro Zähler)

Hinweis zur 1:1-Architektur: Der RS485-Port des Index AMI verbindet sich Punkt-zu-Punkt mit dem Zähler über den für dieses Modell kompatiblen Kabelbaum. Es ist nicht möglich, ein Index AMI zwischen mehreren Zählern zu teilen — jeder Messpunkt benötigt sein eigenes Gerät. Diese Architektur garantiert gleichzeitige, unabhängige Telemetrie von jeder Einheit.

Schritt 1 — RS485-Verkabelung planen

1. Zeichnen Sie den physischen Kabelverlauf von jedem Index AMI zu seinem Zähler. Die Verbindung ist Punkt-zu-Punkt: ein Adernpaar A+/B− plus GND zwischen dem Phoenix-Stecker des Index AMI und dem RS485-Klemmblock des Zählers. Installieren Sie das Index AMI so nah wie möglich am Zähler (typischerweise im gleichen Schrank oder Gehäuse), um die Kabellänge zu minimieren.
2. Verwenden Sie 24-AWG-geschirmtes Twisted-Pair-Kabel (STP). Cat5e- oder Cat6-Netzwerkkabel (nicht für Ethernet verwendet) funktionieren gut für Entfernungen bis zu 200 m.
3. Bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ist die 120-Ω-Terminierung für kurze Entfernungen (<30 m) nicht zwingend erforderlich, aber es ist gute Praxis, sie am Zähler zu platzieren, wenn das Kabel diese Länge überschreitet.
4. Überprüfen Sie den kompatiblen Kabelbaum für jedes Zählermodell vor der Installation. Lesen Sie den Zählerkonfigurationsleitfaden für die Pinbelegung und die Standard-DLMS/Modbus-Parameter.

Schritt 2 — Solarwechselrichter via Modbus konfigurieren

Die meisten String-Wechselrichter (Huawei SUN2000, SMA Sunny Boy, Fronius Symo) stellen ihre Produktionsdaten über Modbus RTU auf RS485 bereit. Das dem Wechselrichter gewidmete Index AMI wird mit dem Modbus RTU-Protokoll anstelle von DLMS/COSEM konfiguriert.

1. In der App → Einstellungen → RS485-Port:
   • Protokoll: Modbus RTU
   • Geschwindigkeit: gemäß dem Handbuch des Wechselrichters (typischerweise 9600 oder 19200 bps)
   • Modbus-Adresse des Wechselrichters: überprüfen Sie das Display des Wechselrichters oder seine App
2. Konfigurieren Sie die zu lesenden Register. Für den Huawei SUN2000 sind die Schlüsselregister:
   • 32064 — Gesamte DC-Eingangsleistung (W)
   • 32080 — Aktive AC-Ausgangsleistung (W)
   • 32106 — Akkumulierte erzeugte Energie (kWh)
3. Überprüfen Sie die Ablesung in der App → Echtzeit-Ablesungen → Wechselrichter. Sie sollten die aktuelle Erzeugungsleistung in Watt sehen.

Schritt 3 — Individuelle Verbrauchszähler konfigurieren

Jeder Verbrauchszähler hat sein eigenes gateway IoT 4G Index AMI. Der Konfigurationsprozess ist für jede Einheit identisch:

1. Verbinden Sie den kompatiblen Kabelbaum zwischen dem Zähler und dem Phoenix-Stecker des Index AMI (A+, B−, GND). Überprüfen Sie mit dem Multimeter, dass kein Kurzschluss zwischen A+ und B− besteht.
2. In der App → Einstellungen → RS485-Geräte → Gerät hinzufügen. Geben Sie die DLMS-Adresse des Zählers ein.
3. Konfigurieren Sie die zu registrierenden OBIS-Codes — OBIS (Object Identification System) ist das Standardsystem, das jede Zählergröße mit 6 durch Punkte getrennten Zahlen identifiziert, z. B. 1.0.1.8.0.255 = gesamte importierte Wirkenergie. Typische Größen für eine CEF: importierte Wirkenergie, exportierte Wirkenergie und Wirkleistung. (1.0.1.8.0.255), (1.0.2.8.0.255) y (1.0.1.7.0.255).
4. Legen Sie das Abtastintervall fest: 15 Minuten für die kollektive Eigenverbrauchsbilanz; 5 Minuten, wenn die Plattform dies für eine höhere Granularität unterstützt.

Schritt 4 — Eigenverbrauchsbilanz berechnen

Die AMI-Plattformen oder die Abrechnungsplattform wenden den Verteilungskoeffizienten an. Der Datenfluss ist:

1. Jedes Index AMI sendet alle 15 Minuten die Ablesungen seines Zählers an die AMI-Plattformen über 4G/LTE. Die AMI-Plattformen aggregieren die Ablesungen aller Gateways (Grenze, Wechselrichter, Verbrauchseinheiten).
2. Die AMI-Plattformen berechnen die im Zeitraum erzeugte Energie und verteilen sie gemäß Koeffizienten (typischerweise proportional zur vertraglich vereinbarten Leistung oder zum Beteiligungsanteil an der Solaranlage).
3. Die jedem Teilnehmer zugewiesene Energie wird von seinem Bruttokonsum abgezogen → Nettokonsum, der vom Verteiler in Rechnung gestellt wird.

Wenn der Grenzzähler einen Export ins Netz erfasst, kann die Plattform die vereinfachte Kompensation verwalten (in Spanien: RD 244/2019; in Kolumbien: CREG 174 de 2021).

Überwachung und Alarme

Der gateway IoT 4G sendet Last-Gasp-Alarme an die AMI-Plattformen, wenn er die Stromversorgung oder Konnektivität verliert. In einer PEG konfigurieren Sie zusätzlich Alarme für:

• Nullproduktion: wenn der Wechselrichter während der Sonnenstunden 0 W meldet (Erkennung von Solarpannen).
• Atypischer Verbrauch: wenn ein einzelner Zähler den vertraglich vereinbarten Bedarfsschwellenwert überschreitet (Betrugserkennung oder Störung).
• Anhaltend negative Bilanz: wenn die Gemeinschaft mehr als erwartet exportiert, kann dies auf einen Konfigurationsfehler in den Verteilungskoeffizienten hinweisen.

Skalierung auf große Anlagen (>50 Einheiten)

Die Architektur skaliert linear: Jeder zusätzliche Zähler benötigt sein eigenes gateway IoT 4G Index AMI. Eine Gemeinschaft mit 50 Einheiten verwendet 52 Gateways (50 Verbrauch + 1 Grenze + 1 Wechselrichter) — jedes sendet seine Ablesungen unabhängig an die AMI-Plattformen über 4G/LTE.

Nächste Schritte

Wenn Sie bei Null anfangen, ist der erste Schritt das Anschließen und Verifizieren des Grenzzählers. Der Zählerkonfigurationsleitfaden deckt die Verkabelung und die DLMS/Modbus-Konfiguration Schritt für Schritt für alle 6 kompatiblen Kabelbäume ab.