Das Smart Grid sicher und digital steuern : BSI entwickelt technische Standards für Smart-Meter-Gateways (SMGW) weiter
Die Integration von Millionen steuerbaren Erzeugern und Verbrauchern in die Energienetze stellt diese vor gewaltige Herausforderungen. Der Smart-Meter-Rollout fokussiert sich folglich auf die sichere Steuerung dieser Anlagen. Das BSI hat daher die technischen Standards für SMGW aktualisiert – so wird das intelligente Messsystem fit für die Zukunft.
Intelligente Stromnetze (Smart Grids) gelten als wichtige Voraussetzung für den Umstieg auf erneuerbare Energiequellen. Das Smart-Meter-Gateway (SMGW) ist die Schlüsseltechnologie für die Digitalisierung der Energiewende: eine Kommunikationsplattform, die unter anderem Verbraucherinnen und Verbrauchern Transparenz über ihren Stromverbrauch gibt und die berechtigten Akteure (wie Netzbetreiber und Stromlieferanten) mit den notwendigen Informationen zu Stromerzeugung und -verbrauch versorgt.
Der Ausbau erneuerbarer Energien ist in vollem Gange: Im Jahr 2022 waren in Deutschland bereits mehr als 2,1 Millionen Photovoltaikanlagen installiert. Bis 2030 soll die installierte Leistung auf beeindruckende 215 Gigawatt anwachsen – das entspricht der Leistung von über 150 modernen Atomkraftwerken. Auch bei den privaten Wallboxen und Wärmepumpen wird ein massiver Zubau erwartet – 165 Gigawatt und 36 Gigawatt sind die Ziele. Gleichzeitig wird eine mögliche Teilnahme an der Energiewende immer niedrigschwelliger: Balkonkraftwerke mit Einspeiseleistungen bis 800 Watt sind mittlerweile sogar in Discountern erhältlich und können mit geringem bürokratischen Aufwand in Betrieb genommen werden.
Mit zunehmender Dezentralisierung der Energieerzeugung kommen jedoch die Stromnetze an ihre Grenzen. Stromspitzen, beispielweise durch hohe Erzeugungsleistungen durch Wind und Solar, können die Stabilität der Netze beeinträchtigen. Flexibilität durch Digitalisierung ist daher unabdingbar, um Smart Grids zukunftsfähig aufzustellen.
Schlüsseltechnologie für sichere Datenerhebung und Steuerung
Deutschland hat von Beginn an einen systemischen Ansatz zur Digitalisierung der Gesamtinfrastruktur gewählt. Das bedeutet: Wir konzentrieren uns im Vergleich zu anderen europäischen Ländern nicht nur auf die digitale Stromverbrauchs- und Einspeisemessung, sondern auf einen spartenübergreifenden Plattformansatz zur sicheren Steuerung von Verbrauchseinrichtungen, Stromspeichern und dezentralen Erzeugungsanlagen. SMGW sind als dezentrale Kommunikationsplattformen die Schlüsseltechnologie für die sichere Erhebung und Verteilung von Netzzustandsdaten und die Steuerung flexibler Lasten.
Systemarchitektur des intelligenten Messsystems
Das BSI hat daher im vergangenen Jahr die technischen Standards für SMGW weiterentwickelt, diese intensiv mit der Energiebranche beraten und schließlich zum Dezember 2024 in Kraft gesetzt. Dabei wurde bereits berücksichtigt, dass sich der Fokus vom Smart-Meter-Roll-out auf einen Steuerungs-Roll-out verschoben hat. Nun sind die notwendigen Weichen gestellt, um den Rollout zu beschleunigen und dessen Wirtschaftlichkeit zu stärken – bei gleichbleibend hohem IT-Sicherheitsniveau:
- Das Schutzprofil PP-0073 [1] beschreibt mögliche Bedrohungen eines SMGW in seiner Einsatzumgebung und definiert die Mindestanforderungen für entsprechende Sicherheitsmaßnahmen.
- Die technische Richtlinie TR-03109-1 [2] legt die funktionalen Anforderungen eines SMGW fest.
Neue Standards bringen wesentliche Verbesserungen
Insbesondere werden die Anwendungsprogrammierschnittstellen (API) von SMGW eindeutig beschrieben, wodurch künftig „Plug & Play“ für an SMGW angeschlossene Geräte erreicht werden soll. Daten aus dem SMGW werden den Anschlussnutzern in einem einheitlichen Format bereitgestellt, was die Integration in Drittsysteme, etwa Smarthome-Systeme, erleichtert. Mit der neuen „MSB-Lieferkette“ verbessert sich die Handhabbarkeit der Auslieferung und die Spielräume für Messstellenbetreiber (MSB) vergrößern sich.
Die Priorisierung von Funktionen schafft Planbarkeit und Sicherheit für Hersteller und Anwendende, über Implementierungshinweise können neue Funktionen künftig schnell im Wirkbetrieb erprobt werden und die gewonnenen Erkenntnisse zurück in die Standardisierung fließen.
Smart-Grid-Transformation hat gerade erst begonnen
Mit den aktualisierten Standards wird das intelligente Messsystem fit für die Zukunft: Die Zahl der eingebauten intelligenten Messsysteme wird sich von derzeit sechs Millionen auf voraussichtlich 27 Millionen im Jahr 2032 vervielfachen. Während das BSI die Branche bei der Umsetzung unterstützen wird, hat der Gesetzgeber parallel dazu den Rechtsrahmen im Messtellenbetriebsgesetz angepasst. Dies soll sicherstellen, dass die vom BSI standardisierten intelligenten Messsysteme und Steuerungseinrichtungen nun auch von allen Messstellenbetreibern flächendeckend entlang der neuen, verpflichtenden Rolloutquoten ausgebracht werden.
Trotz aller Erfolge von mehr als einer Million installierter SMGW steht Deutschland erst am Anfang eines umfassenden Transformationsprozesses des Smart Grids. Die flächendeckende Einführung von SMGW und die Herstellung der Steuerbarkeit erfordern erhebliche Investitionen in die gesamte Infrastruktur und die kontinuierliche Verbesserung der Cybersicherheit. Regulatorische Rahmenbedingungen müssen auch zukünftig weiterentwickelt werden, um den wirtschaftlichen Einsatz dieser Technologien zu fördern und gleichzeitig die Cybersicherheit auf hohem Niveau zu gewährleisten. Auch die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen und Geräten über die gesamte Wertschöpfungskette muss weiter verbessert werden – ein Kraftakt für alle Stakeholder in der Branche.
Versorgungssicherheit und technische Souveränität erhalten
Geopolitische Spannungen verdeutlichen die Dringlichkeit dieser Transformation. Im russischen Angriffskrieg auf die Ukraine zeigten Angriffe auf kritische Infrastrukturen, wie verletzlich diese sind. Auch sind derzeit viele Schlüsselkomponenten unserer Energieinfrastruktur von Importen aus wenigen Ländern abhängig – etwa Photovoltaikmodule, Batterien und Teile der Steuerungselektronik. Abhängigkeiten bergen erhebliche Risiken für die Versorgungssicherheit und technologische Souveränität. Politische Spannungen, Handelskonflikte oder Produktionsengpässe können zu schwerwiegenden Störungen in der Versorgungskette führen und die weitere Umsetzung der Energiewende gefährden.
Daher ist es essenziell, europäisch zu denken und in Forschung und Entwicklung entsprechender Technologien zu investieren sowie Partnerschaften auszubauen, um Risiken zu minimieren. Das BSI wird sich weiterhin in enger Kooperation mit Herstellern, den Normgebern der Wirtschaft und seinen Partnerbehörden für die Stärkung und Überprüfung hoher IT-Sicherheitsvorgaben einsetzen, um Cyberbedrohungen präventiv und wirkungsvoll zu begegnen. Dies ist nicht nur für die Versorgungssicherheit in Deutschland und Europa, sondern auch für das Vertrauen der Bürgerinnen und Bürger und der Unternehmen in die digitale Infrastruktur von zentraler Bedeutung.
Literatur
[1] Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), Schutzprofil Smart Meter Gateway, BSI-CC-PP-0073, Version 2.0, Dezember 2024, www.bsi.bund.de/dok/smgw-schutzprofil
[2] Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), Anforderungen an die Interoperabilität der Kommunikationseinheit eines intelligenten Messsystems, Technische Richtlinie BSI TR-03109- 1, Version 2.0, Dezember 2024, www.bsi.bund.de/dok/7614914