Die Kunst des Zählens

Es gibt drei Sorten von Menschen:
Die, die zählen können und die anderen.

–Quelle: Das Internet.

Zählen als Kunst und als Handwerk darf wahrlich nicht gering geschätzt werden. Das letzte Technologie-Auswahl-Projekt der Siedler zeigte dies wieder deutlich. In diesem Posting geht es um mehr oder weniger Intelligente Messgeräte zur Erfassung der elektrischen Energieströme zu und von der Siedlerhütte.

Derzeit kennen die Siedler die momentane Ausbeute ihres Kraftwerks genau, aber nicht ihren eigenen Verbrauch. Entsprechend dem ursprünglichem Anforderungskatalog im Projekt Sonne und Wölkchen loggt der Siedler-Wechselrichter alle 5 Minuten Messdaten (auf einen USB-Stick). Die Diagramme in den letzten Postings basieren auf diesen Daten.

Die sprichwörtliche Wankelmütigkeit der erneuerbaren Energie lässt sich veranschaulichen, wenn man in noch kürzeren Zeitabständen die aktuelle Leistung direkt von der Website des Wechselrichter abgreift (Danke, Powershell!) oder eine der anderen offenen Schnittstellen verwendet.

PV-Leistung, teilweise Wolken

Leistung nach Messung des Wechselrichters, beim Durchzug von Wolken. Durch die zwischenzeitliche Kühlung der Module fallen die Spitzen besonders hoch aus (4,77 kWp, verteilt auf SO- und SW-Dach)

Aber auch der Stromverbrauch der Siedler ist wankelmütig. Insgeheim hatten sie gehofft, dass ihr neuer elektronischer Zweirichtungszähler die 15-minütigen Messwerte schon in die Smarte Pannonische Cloud speichern würde. Aber: Der Zähler ist Borg, und nur schlau, wenn er an sein Kollektiv angeschlossen ist. Allerdings existiert die entsprechende Infrastruktur (PLC-Datenverbindungen, Datenkonzentratoren in Trafostationen) in Pannonien noch nicht.

Siemens-amis-td-3511-smart-meter

Links der neue Siemens-Zähler (TD-3511); im oberen linken Eck die IR-Schnittstelle.

Nach Jahren des Selbstablesens und Auf-der-Website-Abschickens des Zählerstandes von alten Ferraris-Zählers wurden die Siedler mit dem neuen Zähler wieder zurückgeworfen in eine Ära des Es-kommt-jährlich-irgendwer-ablesen. Dieser Irgendwer (nicht zu verwechseln mit Irgendwem, dem Chefingenieur!) kommt aber mit Hightec-Equipment – einem Infrarot-Lesekopf. Der bedauernswerte neue Zähler ist auch nur eine Zwischenlösung und wird vom Netzbetreiber in einigen Jahren durch einen wirklichen schlauen ersetzt werden.

Womit wir schon mitten in unserer spannenden Forschungsreise durch die Welt der möglichen technischen Lösungen sind, derweil wir noch täglich am Abend manuell die Messwerte vom Display des Zählers ablesen.

Die Anforderungen:

  • Mitloggen des Eigenverbrauchs, mindestens im Abstand von 15 Minuten, entsprechend dem offiziellen Messintervall. Output sollte eine simple CSV-Datei sein, die sich dann auf die bewährte Weise in die Datenkrake der Siedler importieren lässt.
  • Wenn möglich: Erfassung von Daten für die drei Phasen – auch wenn das die Schieflastigkeit der über Jahrzehnte gewachsenen Elektro-Infrastruktur der Siedlerhütte schonungslos demonstrieren wird.
  • Idealerweise mit Option zum ‚Mitschauen‘ in kürzeren Abständen, z.B. um eine Spannungsspitze beim Einschalten eines Gerätes zu verfolgen.
  • Speichern der Daten in einem energiesparenden Logger, also ohne Notwendigkeit, einen ‚Datenerfassungs-PC‘ laufen zu haben.
  • Zugriff über ein auch für Computer-Fuzzis interpretierbares Protokoll – auch wenn es sehr interessant wäre, sich in weitere Protokolle einzuarbeiten.
  • Idealerweise auch über WLAN, also Minimierung der zusätzlich nötigen Verkabelung.
  • Wenn Funkprotokoll, dann möglichst so, dass man dieses nicht 24/7 aktiviviert haben muss, um den Energieverbrauch des Zählers zu optimieren.

Folgende Lösungen hatten die Siedler ins Auge gefasst:

M-Bus-Modul des offiziellen Smart Meters: Der Siemens-AMIS-Zähler (TD-3511) verfügt über die Option, ein Modul für die Datenerfassung über M-Bus anzuschließen. Dieses Modul wurde früher den Kunden im Herkunftsland der Siedler angeboten (zur Selbstinstallation). Die Siedler-Steuerung könnte prinzipiell mittels Buskonverter M-Bus auf CAN-Bus umsetzen. Diese Lösung scheitert an zwei Dingen:

IR-Schnittstelle des Zählers: Diese Schnittstelle (IEC 62056-21) wird für Service-Zwecke verwendet, kann aber auch die vom Großen Regulator gewünschte unidirektionale Kundenschnittstelle darstellen. Jener eben erwähnte innovative Netzbetreiber aus der Siedler-Heimat nutzt die IR-Datenausgabe als Kundenschnittstelle und bietet seinen Siedlern hier ein ‚Paket‘ an (Edit 2017: Link zum Paket ging nicht mehr, ersetzt durch archivierte Version).

Siedler aus einem anderen Bundesland müssten die Einzelkomponenten kaufen  – Loxone Miniserver Go oder klassischer Loxone Miniserver plus Loxone Air Base Extension, und das Zählerinterface Air. Zur Inbetriebname ist der individuelle Zähler-/Kundenschlüssel nötig; diesen würden die Siedler von Ihrem Pannonischen Netzbetreiber erhalten. Dann müsste noch ein Logging-Baustein konfiguriert werden und der Miniserver wird zum Datenlogger.

  • Vorteil und Versuchung: Endlich wieder in eine neue Steuerungswelt einarbeiten – Spielzeug-Alarm!
  • Nachteil: Eben dieses.

Elektronik-Bastlerei: Genau für den Zähler TD-3511 bietet volkszaehler.org auch eine Anleitung zur Datenkommunikation und zum Selber-Löten der entsprechenden Bauteile. Vor- und Nachteile wie gerade beschrieben, nur krasser (dafür viel billiger).

Das fremdkontrollierte Smart Meter zum Wechselrichter. Jeder Wechselrichterhersteller hat mittlerweile nicht nur eine Cloud, sondern googleartige künstliche Intelligenz (inkl. Konsultation eines Internet-Wetterorakels) und natürlich diverse Apps. Um diese schönen animierten Bildchen vom Energietransport zwischen Wechselrichter, Batterie und Hausnetz anzeigen zu können, muss die App auch die lokalen Eigenverbrauchsdaten kennen. Das wird durch den Einbau eines Smart Meters des Wechselrichterherstellers gelöst, der mit dem Wechselrichter kommuniziert (Z.B.: SMA Smart Meter, Fronius Smart Meter).

  • Vorteil: Logging integriert mit denen der PV-Erzeugung – im Fall der Siedler am gleichen Logging-USB-Stick, also nur ein CSV-Import, bzw. Nutzung der gleichen sonstigen Schnittstelle am Wechselrichter (wie Modbus TCP)
  • Nachteile: (1) Warum muss die Cloud den Siedler-Eigenverbrauch kennen, der einen Fingerabdruck ihres aufregenden Lebens liefert? (2) Noch ein Kabel vom Wechselrichter zum Zählerkasten, da der Zähler ja unmittelbar hinter dem ‚offiziellen‘ montiert wird.

Glücklicherweise ist es nicht so schwierig herauszufinden, welches OEM-Gerät hinter den ‚re-brand-eten‘ Zählern steckt und so stoßen die Siedler auf diese Variante:

Ein eigenes Smart Meter mit Loggerfunktion misst – unabhängig vom Logger des Wechselrichters – direkt hinter dem dummen schlauen Siemenszähler die eingepeiste und gelieferte Energie auf den drei Phasen und speichert sie lokal in einem Logfile. Diese Datei kann über LAN oder WLAN abgeholt werden.

In der Endauswahl waren folgende Typen – alles Zweirichtungs-Drehstromzähler mit Logging und TCP/IP-Schnittstelle:

  • EM210 von TQ-Systems / B-Control: Daten im Logfile alle Minuten, Echtzeit-‚Mitschauen‘ in höherer Auflösung über eine Website, WLAN und LAN. Allerdings kein Echtzeit-Logging über Protokolle wie Modbus TCP.
  • EM300 von TQ-Systems / B-Control: Gleiches Gerät wie der EM210, aber Echtzeitlogging in konfigurierbaren und viel kleineren Abständen – über Modbus RTU, Modbus TCP. Der Webserver wird nur zur Konfiguration verwendet. Es wäre interesant, Tools wie dieses zu verwenden, aber: Damit muss beim Loggen immer ein PC mitlaufen.
  • EMU Professional mit TCP/IP-Modul: Ähnlicher Funktionsunmfang wie der EM210, aber ohne WLAN (und mit einem Firmenlogo, das die Siedler unmittelbar anspricht). Pluspunkt: die ausführliche Doku der Schnittstelle.

Nach einem langen Auswahlprozess wurde es dann der EM210. Die Siedler sind zuversichtlich, ggf. das fehlende hochaufgelöste Echtzeitlogging über die bewährte Methode ‚Live-Logging-HTTP-Parsen‘ lösen zu können. Trotz aller Begeisterung für hochauslösendes Logging sollte nicht vergessen werden, dass auch der abrechnungsrelevante Zähler einen Lastgang mit 15-Minuten-Werten speichert.

Hier ist er jetzt – mit einem entzückenden Produktnamen!! – und wartet auf seine Installation.

herzstueck-em210_______________________

Der übliche Disclaimer: Die Siedler betreiben keinen Handel mit Elektronik. Die Nennung von Produkt- und Herstellernamen stellt keine Werbung dar und soll aussschließlich anderen Siedlern Recherche-Arbeit ersparen – hier gibt es keine ’sponsored posts‘. Wir recherchieren sorgfältig, sind aber auch nur menschliche Lebensformen: Fehler nicht ausgeschlossen.

Sonne und Wölkchen (4)

Gespannt warten die Siedler auf die Startfreigabe ihrer pannonischen Kommandozentrale – die letzte Phase des Projektes Sonne und Wölkchen muss noch gezündet werden.

Leider konnte ihr Held, der Solarzwerg, immer noch nicht in Betrieb gehen. Aber nach den letzten Erfahrungen beginnen die Siedler die Argumente der Amtsstuben zu verstehen: So eine Sonnenstromanlage ist nämlich unglaublich gefährlich und dementsprechend aufwändig sind die Sicherheitsmaßnahmen!

Mit dem üblichen Argument…

Waunn ma scho amoi dabei san…

(Deutsch: Wenn wir nun schon dabei sind…)

wurde endlich auch das Teilprojekt Blitzuschutz abgewickelt. Das Blitzortungssystem liefert für den Standort der Siedlerhütte eine Einschlagswahrscheinlichkeit von weniger als 1x in 1000 Jahren – diese galt es zu minimieren. Dank einer stetigen Weiterentwicklung der Normen in den letzten Jahren gelang es den Siedlern zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen:

  1. Die lokale Wirtschaft, Sparte: Blitz im Logo, wurde überaus kräftig angekurbelt.
  2. Die Siedler können sich nun mit den mutmaßlich höchsten Fangspitzen und dem engmaschigsten Faraday-Käfig in Nord-Pannonien brüsten.

Die Abwehranlage bietet Schutz vor Angriffen mit EMP-Kanonen oder vor Waffen extraterrestrischen Ursprungs sowie konventionellen Blitzen. Also eine perfekte Ergänzung zu den schwarzen Alien-Abwehrschilden!

Photovoltaik und Blitzschutz

Ein eventuellen Einbruch der PV-Leistung durch die Verschattung mit diesen Spitzen wird gerne in Kauf genommen – vor allem, da der Blitzschutz so gut zu den innovativen aufputz verlegten Alurohren für die Wechselrichterverkabelung passt:

Alien-Abwehr-Anlage

Weitere Kunstwerke wie die Anlage für die Kommunikation mit außerirdischen Lebensformern bilden einen spannenden Kontrast:

Alien-Abwehr

An Sicherheit wird nicht gespart! Das ist fast ein Slogan aus dem aktuellen Wahlkampf im gefährlichen pannonischen Grenzland!

Natürlich wurde ein mit Prüfzertifikaten überhäufter Wechselrichter eines namhaften Österreichischen Herstellers eingebaut, sowie ein externer Überspannungsableiter. Aber am meisten erfreut die Siedler ihr Feuerwehrschalter:

Rote Nase für die Sicherheit

Obwohl man ihn eine clevere PR-Maßnahme für die Clini-Clowns vermuten könnte, wird damit wird die DC-Leitung vom Wechselrichter zu den Modulen stromlos geschaltet.

Will man den Strom wieder einschalten, muss das Gegenstück am Dach aktiviert werden. Auch bei einem Ausfall des öffentlichen Stromnetzes wird der Feuerwehrschalter aktiv. Das ist sehr interessant, weil die unterbrechungsfreie Stromversorgung der EDV-Anlage der Siedler täglich um 16:00 per Fiepen einen kurzen Spannungseinbruch meldet.

Das häufige Wiedereinschalten am Dach würde nun – vor allem bei unwirtlichen Wetterverhältnissen – das ganze Konzept zur Erhöhung der Sicherheit für die Lebensformen in der Siedlerhütte gefährden!

Nachdem die Siedler nicht über einen klassischen Dachboden verfügen bzw. in diesem forschen und leben, stellte das eine innenarchitektonische Herausforderung dar. Aber sie haben Glück: Die benötigte ‚Dacheinheit‘ muss für zwei MPP-Tracker ausgelegt sein –  von allen Schaltern der Baureihe hat dieses Ding das größte Verhältnis von Größe des Kastens zum Inhalt, passend zur strategischen Bedeutung dieser Komponente:

Eine graue Box fuer eine rote Nase

Das ist genau jene Art von Deko, die sich die Siedler immer schon in ihrer verwinkelten Dachlandschaft gewünscht hatten:

Feuerwehrschalter als Kunstwerk

Feuerwehrschalter als Gestaltungselement in der Innenarchitektur

Was jetzt noch fehlt,  um das Gesamtkunstwerk abzurunden, ist eine ebenso ansprechende Gestaltung des Leitsystems für die Einsatzkräfte!

PV-Schild

Fortsetzung folgt

Sonne und Wölkchen

Um dem Image als Rastlose Siedler gerecht zu werden, sind eben diese ständig auf der Suche nach neuen Herausforderungen.

Als Inspiration kam das Blog des Solarzwergs gerade recht: Ein innovativer urbaner Siedler im einsamen Kampf gegen gnadenlose Bürokraten. Das wollten die Pannonischen Siedler auch.

Leider wurden sie bis jetzt enttäuscht, vielleicht auch weil sie sich für die Errichtung eines Solargiganten (vulgo: 5kWp-Photovoltaikanlage) interessieren: Die für die Genehmigung einer netzparallelen Erzeugungsanlage bzw. eines geringfügigen Bauvorhabens zuständigen Amtsstuben erweisen sich überraschenderweise als sehr kundenorientiert.

Nur ein kleines Wölkchen des Zweifels zieht auf – auch Cloud genannt: Die Siedler sind ja bekanntermaßen Logging-Freaks und haben gerne volle Kontrolle über ihre Datenkrake. Eine Recherche verschiedener Smart Energy Management Solutions zeigt, dass das nicht alle Hersteller von Photovoltaik-Wechselrichtern so sehen.

In einschlägigen subversiven Kreisen (vulgo: PV-Freak-Foren) vernimmt man so manche Horrorgeschichte. Batterien wurden durch ein Remote-Firmwareupdate (…. hier gehen uns die Metaphern aus…) lahmgelegt und der dunkle Herrscher über das so genannte Portal musste wochenlang bekniet werden, die zuletzt funktionierende Firmware wieder einzuspielen.

Das 'Portal' ...

Mit gesundem Misstrauen hält Irgendwer Respektabstand zu diesem Portal …

Skeptisch stimmt die Siedler auch, dass das allwissende Portal ihre kompletten Messdaten kennen soll. Das El(k)ement kann sich nur mühsam zurückhalten, die propagierten Lösungen zu testen die irgendwas mit einer Himbeere zu tun haben müssen: Fieserweise könnte man ja versuchen, die für das dunkle Portal bestimmten Daten abzufangen…

Natürlich sind die Siedler verwöhnt von ihren vorhandenen Logging-Spielzeugen und der als selbstverständlich vorausgesetzten Funktion, uneingeschränkt auf die eigenen Daten zuzugreifen, die primär auf einem lokalen Datenträger abgespeichert werden.

Daneben sollten durch den Solargiganten auch folgende Anforderungen erfüllt werden:

  • Die verwinkelte Dachlandschaft der Siedlerhütte soll möglichst optimal zur Energiegewinnung genutzt werden.
  • Die Ernüchterung darüber, dass man zwar einen Solarstrom-Generator besitzt, aber bei Netzausfall dann trotzdem keine elektrische Energie zur Verfügung hat, soll den Siedlern erspart bleiben. Der Chefingenieur würde sich freuen, wenn man dafür keinen Schaltschrank braucht, der Scotty’s Maschinenraum in den Schatten stellt.
  • Trotz hoher Technikaffinität und der Freude über viele Kästchen mit Kabelanschlüssen und bunten Lichtern soll die Anzahl eben jener minimiert werden. Die Siedler hätten ansonsten einen knallgelben Inselwechselrichter (mit SD-Karte zur lokalen Datenablage!) und seinen roten Freund, den Netzwechselrichter, schon fast ins Herz geschlossen gehabt.
  • Auch die Ästhetik darf nicht zu kurz kommen und die Photovoltaik-Module sollen in dezentem Schwarz auch zum Kollektor passen.

Würde nicht konkrete Hoffnung bestehen, dass die Sonne dieses Wölkchen des Zweifels durchbrechen wird, würde es dieses Posting wahrscheinlich nicht geben.

Platz für ein unsichtbares Solarkraftwerk

Selbst wenn es hier ein Solarkraftwerk geben sollte – es wird anderen Siedlern verborgen bleiben.

Fortsetzung folgt…

Der Cyber-Security-Thriller, der nie geschrieben wurde

Das Elkement ist ein Science-Fiction-Fan. Insbesondere, wenn es um Hacker geht, die von ihrer Programmierhöhle aus die essenzielle Infrastruktur dieses Planeten lahmlegen:

Ist Science Fiction der richtige Begriff? Im gleichen Jahr, als Stirb Langsam 4.0 die Kinos kam, entstand in den USA auch dieses Video.  Ein elektrischer Generator in einem Test-Kraftwerk haucht nach einer Cyber-Attacke sein Leben aus:

Als subversiver Möchtegern-Schriftsteller fasste das Elkement natürlich sofort den Entschluss, auf den rollenden Zug des Cyber-Paranoia-Genres aufzuspringen und die von CNN dokumentierten Folgen des Cyberangriffs literarisch auszuschlachten: Blackout – eine Katastrophe schlimmer als die Wirtschaftskrise der 1930er Jahre und 50 Hurricanes.

Unter dem Deckmantel so genannter wissenschaftlicher Recherchen machte sich das Elkement auf, die Geheimnisse des Smart Grid zu erkunden (Das ist Englisch und bedeutet: „Schlaues Gitter“. Das Elkement folgt mit dieser treffenden Übersetzung dem Stil der täglich in der Siedlerhütte eingeworfenen Postillen, in denen auch Smart Home übersetzt werden muss mit „Schlaues Haus“).

Doch das Elkement war zu spät dran – den Edutainment-Thriller Blackout gibt es schon: Gehackte Smart Meter führen zu einer europaweiten, episch beschriebenen apokalyptischen Katastrophe.

Aber das hatte das Elkement einen zündenden Einfall: Wäre es nicht viel unterhaltsamer (und auch als Comedy verwertbar), wenn nicht finstere Gestalten die Stromversorgung lahmlegen würden, sondern [politisch korrekt] eine unglückliche Verkettung von Umständen und/oder menschliches Versagen [/korrekt]?

Man könnte sich ja durch folgende Anekdote inspirieren lassen: ein Programmierer und Geek testet das Versenden von Botschaften mit net send (Liebe Smartphone- und iPad-Generation: das ist wie Facebook-Nachrichten, nur ohne Bilder).

Jener Geek sendet nun eine sinnige Testbotschaft ähnlich „Hallo, Du Tölpel!“ … nicht an seinen Testcomputer sondern … an ganz „Europa“. Nicht an den Erdteil, sondern an die Europäischen Niederlassungen eines Cyber-Imperiums. Nur die Schaltknoten eines modernen IT-Netzwerks (auch „Switches“ genannt) lassen diese Cyberattacke an der Stadtgrenze versickern.

Wie würde man diese Anekdote „auf Stromnetz“ ändern und möglichst plump und unrealistisch überhöhen?

  1. Eine humanoide Lebensform in der Energiebranche schickt einen Testbefehl „an alle“  wie „Hallo, ihr schlauen Zähler dort draußen! Seid ihr alle da?“
  2. Der Befehl kommt nicht aus dem Stromnetz, sondern „von ganz woanders“ – nur ein Schriftsteller würde einen Zusammenhang krampfhaft herstellen wollen. Z.B. aus einem Youtube-Video. Oder aus dem Gasnetz.
  3. Der Befehl verbreitet sich pandemisch in ganz Europa.

Leider wurde die erste Euphorie des Elkementes von seinem Literaturagenten gleich wieder eingedämmt: „Zu realistisch, das gibt’s ja schon!“ (mutmaßlich, es gilt die Unschuldsvermutung etc.):

Blackout-Gefahr in Österreichs Stromnetzen:

Es handelte sich dabei um eine an sich triviale Abfrage der Zählerstände aller Komponenten eines regionalen Gasleitungsnetzes in Bayern. Diese Abfrage „an alle“ zum Test eines neuen Segments im süddeutschen Gasnetz war allerdings in die Steuerung des europäischen Stromnetzes gelangt und hatte sich dort multipliziert.

Die Zählerstandsabfrage an ein paar Dutzend Komponenten des Erdgasnetzes wurde vom Stromleitsystem in Folge als Steuerungsbefehl akzeptiert. Die Folge war eine Datenflut, die das europäische Steuerungssystem regional für Stunden lahmlegte.

Lasttrennschalter

Ein Bild dieser Art darf in keinem populärwissenschaftlichen Artikel über das Stromnetz fehlen (Lasttrennschalter, Wikimedia)