Digitalisierung der Energiewende
Das Modell: vom Zähler bis ins Abrechnungssystem
Interaktives Modell der digitalen Messkette: wie Messwert und Steuerbefehl durch Zähler, Gateway, Gateway-Administrator und Marktrollen laufen.
Ein Viertelstundenwert legt einen weiten Weg zurück, bevor er auf einer Stromrechnung steht. Er passiert ein Gerät im Keller, ein Funk- oder Leitungsnetz, mindestens zwei Unternehmen und eine Nachricht im EDIFACT-Format. Ein Steuerbefehl nach §14a nimmt fast dieselbe Strecke. Nur in die andere Richtung, und über einen anderen Kanal.
Woher weiß der Netzbetreiber, dass er steuern muss? Aus Netzzustandsdaten. Das Gateway liefert sie nach TAF 10, der Messstellenbetreiber übermittelt sie, Messungen in der Ortsnetzstation kommen dazu. Das ist der dritte Weg, und er endet dort, wo der Steuerbefehl beginnt.
Das Modell zeigt alle drei Wege Schritt für Schritt. Ein Klick auf einen Knoten zeigt, was dort passiert, welches Kapitel ihn behandelt und welche Frist dort als nächste ansteht. „Fachlich“ zeigt Rollen und Aufgaben, „Technisch“ die Schnittstellen dahinter.
Ende-zu-Ende-Modell der digitalen Messkette
Das Modell als Text
Dieselben Inhalte wie in der Grafik, Knoten für Knoten. Diese Fassung funktioniert ohne JavaScript und im Druck.
Die drei Wege
Ein Messwert auf dem Weg zur Rechnung
- Zähler: Der Zähler misst und gibt den Zählerstand über das lokale Messnetz an das Gateway.
- Smart Meter Gateway: Das Gateway bildet daraus Werte nach dem eingestellten Tarifanwendungsfall, für die Abrechnung meist Viertelstundenwerte nach TAF 7, und signiert und verschlüsselt sie.
- WAN: Über das WAN gehen die Werte hinaus. Empfänger kann nur sein, wer im Gateway als berechtigt hinterlegt ist.
- Messstellenbetreiber: Der Messstellenbetreiber prüft die Werte, bildet bei Lücken Ersatzwerte und bereitet die Verteilung vor.
- Marktkommunikation: Als MSCONS-Nachricht laufen die Werte über die Marktkommunikation an Netzbetreiber und Lieferant.
- Lieferant: Der Lieferant rechnet ab. Bei einem dynamischen Tarif trifft hier jede Viertelstunde auf ihren Preis.
Netzzustandsdaten für den Netzbetreiber
- Smart Meter Gateway: Nach TAF 10 liefert das Gateway Netzzustandsdaten vom Netzanschluss: Spannung, Strom, Wirkleistung, Phasenwinkel und Frequenz.
- WAN: Über das WAN verlassen die Werte das Haus, verschlüsselt wie jeder andere Messwert.
- Messstellenbetreiber: Der Messstellenbetreiber übermittelt sie dem Netzbetreiber. Viertelstundenwerte, einmal am Tag geschickt, sind nach §34 MsbG Standardleistung. Minütliche Werte kosten extra und gibt es für höchstens ein Viertel der ausgestatteten Anschlüsse.
- Netzbetreiber: Mit Messungen in der Ortsnetzstation und seinem Netzmodell ermittelt der Netzbetreiber daraus den Netzzustand. Für eine Steuerung braucht er Echtzeitwerte. Viertelstundenwerte, die einmal am Tag eintreffen, kommen dafür zu spät. Zeigt der Netzzustand eine akute Gefährdung, beginnt der Steuerbefehl.
Ein Steuerbefehl nach §14a
- Netzbetreiber: Der Netzbetreiber stellt anhand von Echtzeit-Messwerten eine akute Gefährdung seines Netzes fest. Präventiv steuern darf er nur noch übergangsweise, längstens bis Ende 2028.
- Marktkommunikation: Über den API-Webdienst der Marktkommunikation weist er den Messstellenbetreiber an. Als unverzüglich gelten höchstens fünf Minuten nach der Netzzustandsermittlung.
- aEMT: Der Messstellenbetreiber setzt den Befehl als aktiver externer Marktteilnehmer über den Steuerkanal ab, selbst oder über einen Dienstleister.
- WAN: Über das WAN erreicht der Befehl das Gateway, gesichert und authentisiert.
- Smart Meter Gateway: Das Gateway reicht ihn über den CLS-Kanal ins Heimnetz durch. Den Kanal hat der Gateway-Administrator eingerichtet.
- Steuerbox: Die Steuerbox setzt den Befehl um, per Relais oder über eine digitale Schnittstelle wie EEBUS.
- Anlage oder EMS: Die Anlage oder das Energiemanagementsystem senkt den Bezug, aber nicht unter die garantierte Mindestleistung.
Vier Rollen, oft ein Unternehmen
Hinter vier Kästen steht oft ein Unternehmen, der örtliche Netzbetreiber. Er ist grundzuständiger Messstellenbetreiber, solange er die Aufgabe nicht abgegeben hat. Die Gateway-Administration erledigt er selbst oder über einen Dienstleister, und als aktiver externer Marktteilnehmer setzt er die Steuerbefehle ab.
Zähler
Fachlich
Misst die Energie. Für sich allein ist er eine moderne Messeinrichtung: digital, mit Anzeige, ohne Verbindung nach außen. Erst zusammen mit dem Gateway wird daraus ein intelligentes Messsystem.
Technisch
Gibt seine Werte über das lokale metrologische Netz (LMN) an das Gateway, drahtlos per wireless M-Bus oder kabelgebunden. Tarifanwendungsfälle kennt der Zähler selbst nicht, die laufen im Gateway.
Im Buch
- Kapitel 2: Geräte und Architektur: was ein intelligentes Messsystem ist
- Kapitel 8: Rollout-Praxis: Zahlen, Aufsicht und was niemand misst
Nächste Fristen
Smart Meter Gateway
Fachlich
Der Knoten, an dem sich alles entscheidet. Anhand der eingestellten Tarifanwendungsfälle legt das Gateway fest, welche Werte in welchem Raster an wen gehen. Und es öffnet den Kanal, über den Steuerbefehle ins Haus kommen.
Technisch
Drei Netze: LMN zum Zähler, HAN ins Haus (für Anschlussnutzer, Servicetechniker und steuerbare Geräte über CLS), WAN nach außen. Ein Sicherheitsmodul hält die Schlüssel. Zertifiziert gegen das Schutzprofil BSI-CC-PP-0073 und die Technische Richtlinie TR-03109-1.
Im Buch
- Kapitel 2: Geräte und Architektur: was ein intelligentes Messsystem ist
- Kapitel 3: BSI-Standards, Zertifizierung und Smart-Meter-PKI
- Kapitel 4: Die Tarifanwendungsfälle: TAF 1 bis 16 und die Fassung 2.0
- Kapitel 5: Netzorientierte Steuerung nach §14a EnWG
Nächste Fristen
Steuerbox
Fachlich
Nimmt den Steuerbefehl aus dem Gateway entgegen und gibt ihn an die Anlage weiter. Ob die Box auf Dauer gebraucht wird, ist offen. Das Schutzprofil in Version 2.0 beschreibt schon ein Gateway, das selbst steuert. Hersteller melden Zertifizierungen für Gateways mit integriertem Steuermodul, ein Zertifikat gegen diese Version führt die Produktliste des BSI bis Mitte Oktober 2026 aber nicht (Kapitel 4 und 5).
Technisch
Hängt im Heimnetz am CLS-Kanal des Gateways. Schaltet über Relaiskontakte oder spricht digital mit der Anlage, zum Beispiel per EEBUS.
Im Buch
- Kapitel 2: Geräte und Architektur: was ein intelligentes Messsystem ist
- Kapitel 5: Netzorientierte Steuerung nach §14a EnWG
Nächste Fristen
Anlage oder EMS
Fachlich
Wärmepumpe, Wallbox, Klimaanlage oder Speicher. Als steuerbare Verbrauchseinrichtung nach §14a darf sie gedimmt werden, ihr Betreiber zahlt dafür ein reduziertes Netzentgelt (Kapitel 5).
Technisch
Wird direkt angesteuert oder über ein Energiemanagementsystem, das mehrere Geräte im Haus zusammenfasst. Auch gedimmt bleibt eine Mindestleistung garantiert.
Im Buch
Nächste Fristen
WAN
Fachlich
Verbindet das Gateway mit dem Gateway-Administrator und den berechtigten Marktteilnehmern. Welches Medium trägt, hängt vom Einbauort ab, und im Keller ist das nicht immer Mobilfunk.
Technisch
Jede Verbindung ist TLS-gesichert und mit Zertifikaten aus der Smart-Meter-PKI authentisiert. Das Medium wählt der Messstellenbetreiber: Mobilfunk, 450-MHz-Funk, Powerline oder Festnetz.
Im Buch
Nächste Fristen
Gateway-Admin
Fachlich
Der Gateway-Administrator richtet die Gateways ein, spielt Profile und Firmware auf und schaltet Tarifanwendungsfälle frei. Die Rolle gehört zum Messstellenbetreiber, der sie selbst übernimmt oder an einen Dienstleister vergibt.
Technisch
Administriert über das WAN und richtet auch den CLS-Kanal für Steuerbefehle ein. Er braucht zwei Nachweise: ein ISMS-Zertifikat nach ISO/IEC 27001 oder IT-Grundschutz und ein Audit nach TR-03109-6 (Kapitel 3).
Im Buch
- Kapitel 3: BSI-Standards, Zertifizierung und Smart-Meter-PKI
- Kapitel 5: Netzorientierte Steuerung nach §14a EnWG
Nächste Fristen
aEMT
Fachlich
Der aktive externe Marktteilnehmer spricht über das Gateway mit Geräten im Haus. Für §14a ist das in der Regel der Messstellenbetreiber oder sein Dienstleister, denn bei ihm löst der Netzbetreiber die Steuerung aus, per API-Webdienst der Marktkommunikation (Kapitel 5 und 7).
Technisch
Spricht über den TLS-Proxy des Gateways mit der Steuerbox und braucht dafür ein Zertifikat aus der Smart-Meter-PKI. Den Kanal baut das Gateway auf, angestoßen etwa über den Gateway-Administrator, denn von außen ist es nicht erreichbar.
Im Buch
Nächste Fristen
Smart-Meter-PKI
Fachlich
Sorgt dafür, dass jedes Gateway und jeder Marktteilnehmer weiß, mit wem er spricht. Ohne gültiges Zertifikat kommt keine Verbindung zustande.
Technisch
Die Wurzelinstanz betreibt ein Zertifizierungsdienstanbieter unter Aufsicht des BSI. Darunter stellen Sub-CAs Zertifikate für Gateways, Gateway-Administratoren und externe Marktteilnehmer aus, beschrieben in TR-03109-4.
Im Buch
Nächste Fristen
Messstellenbetreiber
Fachlich
Verantwortet Einbau, Betrieb und Messung. Grundzuständig ist der örtliche Netzbetreiber, sofern er die Aufgabe nicht übertragen hat, und nur der grundzuständige muss die Rolloutquoten erfüllen. Kunden können einen wettbewerblichen Messstellenbetreiber beauftragen.
Technisch
Empfängt die Werte aus dem Gateway, plausibilisiert sie, bildet bei Lücken Ersatzwerte und verteilt sie über die Marktkommunikation an Netzbetreiber und Lieferant. Netzzustandsdaten nach TAF 10 übermittelt er dem Netzbetreiber, viertelstündlich als Standardleistung nach §34 MsbG.
Im Buch
- Kapitel 1: Der Rechtsrahmen: vom GDEW zum geltenden MsbG
- Kapitel 4: Die Tarifanwendungsfälle: TAF 1 bis 16 und die Fassung 2.0
- Kapitel 6: Dynamische Tarife und Netzentgelte im Umbau
- Kapitel 7: Marktkommunikation: wie Messwerte zu Prozessen werden
- Kapitel 8: Rollout-Praxis: Zahlen, Aufsicht und was niemand misst
Nächste Fristen
Marktkommunikation
Fachlich
Die festgelegten Prozesse, über die Messwerte, Stammdaten und Wechsel zwischen den Marktrollen laufen: Lieferantenwechsel, Bilanzierung, Abrechnung (Kapitel 7). Auch der Steuerauftrag des Netzbetreibers an den Messstellenbetreiber geht hier durch.
Technisch
EDIFACT-Nachrichten wie MSCONS für Messwerte, UTILMD für Stammdaten und UTILTS, die nach BK6-Mitteilung Nr. 58 erhalten bleibt, übertragen per AS4. Dazu API-Webdienste, bisher nur für MaLo-Ident und Steuerbefehle.
Im Buch
Nächste Fristen
Netzbetreiber
Fachlich
Braucht Messwerte für Bilanzierung und Netzentgelte und Netzzustandsdaten, um sein Niederspannungsnetz überhaupt zu sehen. Nach §14a steuert er kurativ, wenn Echtzeit-Messwerte eine akute Gefährdung zeigen; präventiv darf er nur noch übergangsweise bis Ende 2028 steuern (Kapitel 5).
Technisch
Netzzustandsdaten nach TAF 10 übermittelt ihm der Messstellenbetreiber, viertelstündlich als Standardleistung, minütlich nur als Zusatzleistung für höchstens ein Viertel der ausgestatteten Anschlüsse (Kapitel 4). Dazu kommen Messungen in der Ortsnetzstation (Kapitel 5). Steuerbefehle löst er beim Messstellenbetreiber aus, per API-Webdienst; von dort laufen sie über den aEMT und den CLS-Kanal.
Im Buch
- Kapitel 4: Die Tarifanwendungsfälle: TAF 1 bis 16 und die Fassung 2.0
- Kapitel 5: Netzorientierte Steuerung nach §14a EnWG
- Kapitel 6: Dynamische Tarife und Netzentgelte im Umbau
- Kapitel 7: Marktkommunikation: wie Messwerte zu Prozessen werden
Nächste Fristen
Lieferant
Fachlich
Rechnet mit dem Kunden ab. Für einen dynamischen Tarif braucht er Viertelstundenwerte aus einem intelligenten Messsystem, in der Regel den Zählerstandsgang nach TAF 7 (Kapitel 6).
Technisch
Bekommt die Werte vom Messstellenbetreiber als MSCONS über die Marktkommunikation und rechnet sie gegen den Tarif ab, beim dynamischen Tarif Viertelstunde für Viertelstunde.
Im Buch
- Kapitel 4: Die Tarifanwendungsfälle: TAF 1 bis 16 und die Fassung 2.0
- Kapitel 6: Dynamische Tarife und Netzentgelte im Umbau
- Kapitel 7: Marktkommunikation: wie Messwerte zu Prozessen werden
Nächste Fristen
BSI
Fachlich
Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik schreibt vor, wie Gateway, Administration und PKI abgesichert sein müssen, und zertifiziert die Geräte.
Technisch
Technische Richtlinie TR-03109 mit ihren Teilen, Schutzprofil BSI-CC-PP-0073, Aufsicht über die Wurzelinstanz der Smart-Meter-PKI (Kapitel 3).
Im Buch
Nächste Fristen
Bundesnetzagentur
Fachlich
Legt die Marktprozesse und die Regeln für §14a fest (Kapitel 5 und 7) und beaufsichtigt den Rollout (Kapitel 1 und 8).
Technisch
Festlegungen der Beschlusskammer 6, darunter GPKE, WiM, MaBiS und BK6-22-300 zur Steuerung nach §14a, dazu BK8-22/010-A der Beschlusskammer 8 zu den Netzentgelten nach §14a, und Aufsichtsverfahren nach §76 MsbG.
Im Buch
- Kapitel 1: Der Rechtsrahmen: vom GDEW zum geltenden MsbG
- Kapitel 8: Rollout-Praxis: Zahlen, Aufsicht und was niemand misst
Nächste Fristen
Was das Modell zeigt und was nicht
Es ist eine Vereinfachung, und zwar eine bewusste. Ein Zähler, ein Gateway, eine Anlage. Im Feld hängen an einem Gateway oft mehrere Zähler, und über den Steuerkanal können mehrere Geräte erreicht werden. Kapitel 2 erklärt, wie das zusammenpasst.
Auch die Rollen sind auseinandergezogen, obwohl sie in der Praxis oft in einem Haus sitzen. Der örtliche Netzbetreiber ist zugleich grundzuständiger Messstellenbetreiber, solange er diese Aufgabe nicht abgegeben hat, und die Gateway-Administration übernimmt wiederum der Messstellenbetreiber selbst oder vergibt sie an einen Dienstleister. Als aktiver externer Marktteilnehmer setzt er auch die Steuerbefehle ab. Vier Kästen im Modell können also ein einziges Unternehmen sein. Die Schaltfläche „Vier Rollen, oft ein Haus“ hebt sie hervor.
Was fehlt? Der Übertragungsnetzbetreiber, die Bilanzkreise, der geplante MaBiS-Hub, Redispatch und alles, was mit Gas, Wasser oder Wärme zu tun hat. Diese Themen stehen in den Lesepfaden. Hier hätten sie das Bild unlesbar gemacht. Auch die Ortsnetzstation hat keinen eigenen Kasten, obwohl Kapitel 5 rät, für den Netzzustand zuerst dort zu messen. Sie steht im Text zum Netzbetreiber.
Und die Reihenfolge der Schritte ist didaktisch, keine Prozessnorm. Wer einen Ablauf vertraglich festschreiben will, liest die Festlegung der Bundesnetzagentur, nicht dieses Bild.
Wie das Modell aktuell bleibt
Nichts in dieser Grafik ist abgeschrieben. Die Fristen an jedem Knoten kommen aus dem Fristenkalender, der jede Nacht neu gebaut wird. Welche Kapitel zu einem Knoten gehören, steht im Kapitelregister des Buchs. Wird eine Frist im Fristenkalender geändert, steht sie hier am nächsten Morgen neu.
Die Texte zu den Knoten sind dagegen Handarbeit. Sie werden mit den Kapiteln geprüft, zuletzt am Stand-Datum oben.