09.12.2024 – Deutschlands Städte und Gemeineden setzen zunehmend auf digitale Technologien, um aktuelle Herausforderungen wie der Integration erneuerbarer Energien, der Dekarbonisierung oder der wachsenden Zahl an Hochwasserereignissen zu meistern. Mit Hilfe der Digitalisierung sollen widerstandsfähige und resiliente Infrastrukturen aufgebaut werden, die es möglich machen, kurzfristig auf Ereignisse reagieren zu können und dabei gleichzeitig auf das Thema Nachhaltigkeit einzahlen.
Eine erfolgreiche Strategie liegt in der Integration von IoT-Lösungen (Internet of Things), beispielsweise zur Überwachung von Stromnetzen, zur Steuerung der Straßenbeleuchtungen oder zur Integration von Smart-Metering- und Smart-Building- Lösungen, die das zentrale Ziel eines klimaneutralen Gebäudebestandes unterstützen.
Insbesondere die Digitalisierung mit LoRaWAN eröffnet neue Möglichkeiten zur Erhöhung der Widerstands-, Regenerations- und Entwicklungsfähigkeit einer Kommune. Dank der Informationen, die mit Sensoren erfasst und über das LoRa-WAN-Netz übertragen werden, können Städte und Gemeinden effizientere und effektivere Strategien entwickeln um schnell reagieren zu können.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Anwenden lässt sich die LoRaWAN-Technologie heute in vielen Bereichen. Wenn mithilfe von Sensoren Daten zur Luftverschmutzung erhoben werden, können bei Überschreitung der zugelassenen Grenzwerte von Schadstoffen entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Ein weiteres aktuelles Beispiel ist die Datenerfassung durch Sensoren zur genauen Analyse und Prognose von Flutereignissen. Viele gefährliche Szenarien bleiben oft unerkannt oder werden erst spät entdeckt. Durch eine LoRaWAN-gestützte Überwachung mit Sensoren an neuralgischen Orten ändert sich dies. Mit den Sensoren werden Pegelstände automatisch erfasst und die Messwerte an die zuständigen Stellen weitergeleitet. So entstehen Schritt für Schritt widerstandsfähige Infrastrukturen für die Smart City.
Neben der schnellen Datenverfügbarkeit bei akuten Ereignissen, lassen sich mit LoRaWAN auch kontinuierlich Daten, beispielsweise zum Energieverbrauch in Gebäuden, erfassen. Das Ziel eines klimaneutralen Gebäudebestandes bis spätestens 2045 haben alle Städte und Gemeinden fest im Blick. „Das Submetering mit LoRaWAN hilft Immobilienbetreibern und Bewohnern, Potenziale zur Einsparung von CO2 und Kosten zu erkennen, was langfristig wiederum zu einem bewussteren Umgang mit Heizenergie führt. Submetering ist daher ein Geschäftsmodell, auf das viele unserer Kunden aus dem Stadtwerke-Umfeld setzen“, berichtet René Claussen, Geschäftsbereichsleiter IoT & Digitale Lösungen bei ZENNER. Mit der Lösung BuildingLink zur digitalen Steuerung von Heizkörperthermostaten bietet ZENNER eine weitere Lösung an, mit der sich in der Praxis häufig mehr als 30 Prozent an Heizenergie und -kosten einsparen lassen.
Ressourcen intelligent nutzen
Maßnahmen, die darauf einzahlen, Energie einzusparen und Emissionen zu senken werden seit Jahren aktiv vorangetrieben – in den Sparten Strom, Gas, Wärme oder im Submetering. Die Digitalisierung schafft die notwendige Transparenz. Verordnungen, wie beispielsweise die aktuelle Heizkostenverordnung regeln die Pflicht zur Umstellung auf fernauslesbare Messtechnik oder bezüglich einer Datenübertragung über das Smart Meter Gateway.
Zunehmend erfasst die Digitalisierung nun auch die Versorgungssparte Wasser. Der Klimawandel und die damit verbundenen Trockenperioden erfordern auch hier widerstandsfähige und sichere Infrastrukturen, mit denen Wasserversorger in der Lage sind, auf aktuelle Ereignisse zu reagieren. Im Mittelpunkt stehen auch hier Datenqualität und Verfügbarkeit. „Die Datenerfassung von Zählerständen erfolgt auch heute oft noch direkt vor Ort oder über Selbstablesung mittels sogenannter Ablesekarten“, weiß René Claussen. Um bei der Umstellung auf eine digitale Messwerterfassung über Funk zu unterstützen, hat ZENNER ein neues Lösungspaket zur wirtschaftlichen und flächendeckenden Fernablesung von Wasserzählern entwickelt mit dem Namen „Metering as a Service“ (MaaS). Die Lösung kombiniert moderne Ultraschall-Wasserzähler mit der Möglichkeit, Messdaten über zwei verschiedene Funktechnologien – Wireless M-Bus (WM-Bus) und LoRaWAN – zu übertragen. Die Funktion „Parallelfunk“ bietet dem Nutzer die Flexibilität, beide Funkablese-Methoden gleichzeitig zu nutzen. Dieses Vorgehen ist beispielsweise in Randgebieten mit noch nicht ausreichender LoRaWAN-Netzabdeckung hilfreich. Dort kann es vereinzelt zu Hürden bei der Fernauslesung über LoRaWAN kommen. Mit der Parallelfunk-Funktion erhalten Wasserversorger so eine zuverlässige Rückfallebene: Die Zähler können zusätzlich über Wireless M-Bus im Walk-by/Drive-by-Verfahren ausgelesen werden. Dabei ist höchste Sicherheit durch den Einsatz von Verschlüsselungsverfahren gemäß BSI TR-2102 garantiert. Um die Ultraschall-Wasserzähler schnell und effizient zu konfigurieren und an spezifische Kundenanforderungen anzupassen, stellt ZENNER seinen Kunden die App Device Manager Basic zur Verfügung. Auch die Parallelfunk-Funktion kann mithilfe der App einfach aktiviert und konfiguriert werden, ohne zusätzliche Tools oder Geräte. Metering as a Service erfüllt sämtliche Anforderungen an eine zukunftsfähige und nachhaltige Wasserversorgung. Die Lösung ist zudem die Basis für variable Wassertarife und unterstützt Wasserversorger dabei, Prozesse im Bereich der Wasserwirtschaft effizient zu steuern. Perspektivisch sind mit MaaS auch weitere Mehrwertlösungen möglich, wie zum Beispiel die Überwachung von Prozessleitsystemen oder die Integration von Energiedaten-Managementsystemen.
Netzverluste minimieren
Zu einer widerstandsfähigen Wasser-Infrastruktur gehören neben der digitalen Messtechnik auch Lösungen, die dazu beitragen, Netzverluste zu minimieren. Laut aktueller Studien über die Wasserverluste in der öffentlichen Wasserversorgung, entsprechen die Netzverluste in Deutschland – je nach Größe des Verteilnetzes – ca. zehn Prozent der eingespeisten Frischwassermenge. Um die Wasserverluste im Netz zu reduzieren, haben die Stadtwerke Stade gemeinsam mit ZENNER und der HST Systemtechnik ein Pilotprojekt realisiert, in dem mit Hilfe von LoRaWAN-Technologien entsprechende Verluste detektiert und qualifiziert werden können. Die eingesetzten Sensoren erfassen dabei präzise die Messwerte von unterirdischen oder schwer zugänglichen Rohrleitungen. Mit LoRaWAN werden die Sensoren drahtlos verbunden und die gesammelten Daten in definierten Abständen und – im Bedarfsfall in Echtzeit – an eine zentrale Plattform, wie element iot von ZENNER übertragen. René Claussen zieht ein positives Fazit: „Wirtschaftlich gesehen amortisieren sich die initialen Anfangsinvestitionen vor allem durch die langfristige Reduzierung von Wasserverlusten und die geringeren Personalkosten beim Auffinden von Leckagen. Gleichzeitig wird die Betriebssicherheit deutlich gesteigert, weil präventive Maßnahmen bereits bei drohender Leckage ergriffen werden können.“
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