18.05.2022 – Anhaltendes Wachstum verzeichnet die kommunale IoT-Plattform des IT-Dienstleisters items. Das Beteiligungsunternehmen mehrerer Stadtwerke bietet den IT-Infrastrukturbetrieb sowie die Einführung, Betreuung und Weiterentwicklung von Anwendungssystemen. Mit dem Freiburger Verteilnetzbetreiber bnNETZE, den Stadtwerken Krefeld sowie Enervie – Südwestfalen Energie und Wasser AG aus Hagen nutzen drei weitere Versorger die Plattform. Insgesamt setzen über 20 EVU unterschiedlichste Anwendungsfälle um – von der intelligenten Feuchtigkeitsüberwachung für städtische Bäume und Grünanlagen bis zum Kurzschlussanzeiger im Niederspannungsnetz.
Daten zusammenführen
So wird die Plattform durch die ENERVIE genutzt, um Daten für städtische und industrielle Use Cases zu übertragen und auszuwerten. „Durch die Zentralisierung der Daten auf der IoT-Plattform der items können wir noch weitere Potenziale innerhalb der Wertschöpfung datenbasierter Anwendungen bzw. Geschäftsmodelle heben. Die Lösung trägt dazu bei, Daten besser zu erheben und zu verwalten, sie für die digitale Innovation im kommunalen und industriellen Bereich bereitzustellen und somit die Digitalisierung in unserer Region voranzutreiben“, so Julia Peltzer, Referentin IoT und Datenmanagement bei der ENERVIE Vernetzt GmbH.
Dabei ist die Lösung unabhängig von der Übertragungstechnik. Sowohl LoRaWAN, NB-IoT, LTE oder in Zukunft auch 450 MHz können genutzt werden. Somit bietet die Plattform einen Werkzeugkasten zur Integration von IoT-Geräten sowie eine produktive Schnittstelle für die Kernsysteme der Versorgungswirtschaft wie IEC-104, OPC-UA, MSCONS oder SAP und die neuen Smart City Plattformen Fiware und Frost. Damit bildet die Stadtwerkeplattform eine solide Basis für individuelle interne Anwendungsfälle, den Aufbau von Dienstleistungen für und in den Kommunen und sogar Regionen und Landkreise. Selbst Dienstleistungen von Stadtwerken für Stadtwerke sind schon umgesetzt worden.
Mittlerweile setzen über 20 EVU unterschiedlichste Anwendungsfälle auf der IoT-Plattform von items um. Bild: items GmbH & Co. KG
Smart City Use Cases
„Als Stadtwerke Krefeld entwickeln wir aktiv die Smart City. So sind im Einsatzgebiet Krefeld bereits mehrere Use Cases entstanden, von der automatischen Messung des Grundwasserspiegels bis hin zur Messung der Füllstände von Altpapiercontainern, die eine intelligente Leerung ermöglicht. Die aggregierten Daten werden dank der IoT-Plattform nicht nur für einzelne Use Cases verwendet, sondern werden an zentraler Stelle gebündelt und stehen für die Entwicklung der Smart City bereit“, so Julian Deymann, Mitarbeiter in der Unternehmensentwicklung bei den Stadtwerken Krefeld.
FFVAV: Fernwärme- oder Fernkälte-Verbrauchserfassungs- und -Abrechnungsverordnung
Durch die Pflicht zum Einbau fernauslesbarer Zähler ab dem 5. Oktober 2021 ist der laufende Turnuswechsel zu unterbrechen und anzupassen. Viele Fernwärmenetzbetreiber entscheiden sich für den Einsatz von LoRaWAN- und NB-IoT-WMZ. In den kommenden Jahren kommen erste intelligente Messsysteme hinzu. Zum Ende des Rollouts ist ein Technologiemix aus Wärmemengenzähler (WMZ) mit einer SMGW-Anbindung sowie dem Einsatz von LoRaWAN- und NB-IoT-WMZ über das Jahr 2026 hinaus zu erwarten.
Die Infrastruktur von Fernwärmenetzen ist ähnlich wie andere Energieversorgungsnetze über Jahrzehnte entstanden und wird größtenteils anhand der Expertise der vorhandenen Mitarbeiter wie eine Blackbox betrieben. Mit Ausnahme der Informationen rund um die Erzeugungsanlagen und einigen Messpunkten im Netz erfolgt der Betrieb und die Steuerung des Netzes größtenteils blind. Die Folge sind oft zu hohe Vor- und Rücklauftemperaturen, verbunden mit einem zu hohem Primärenergieeinsatz.
Durch die Installation von fernauslesbaren Wärmemengenzählern steht dem Fernwärmenetzbetreiber eine deutlich höhere Datengrundlage zur Verfügung. Grafik: items GmbH & Co. KG
Auch wenn die FFVAV eine kurzfristige und große Herausforderung darstellt, welche es bis Ende des Jahres zu bewerkstelligen gilt, sollte jeder Fernwärmenetzbetreiber nicht nur das Pflichtprogramm erfüllen, sondern auch die Mehrwerte im Auge behalten. Durch die Installation von fernauslesbaren WMZ im Netz steht dem Fernwärmenetzbetreiber eine deutlich höhere Datengrundlage zur Verfügung, welche er zur Optimierung des Netzes nutzen kann. Im Kern befähigt die Informationen aber eine Datengrundlage, das eigene Fernwärmenetz zu monitoren sowie bestehende Wärmemengenprognosen zu verbessern und eine höhere Effizienz des Kraftwerkparks zu gewährleisten. So kann bereits kurzfristig Primärenergie eingespart und die Kosten des Netzbetriebs gesenkt werden.
Smart City Dashboard
Um Anwendungsfälle im öffentlichen Raum darstellen und bereitstellen zu können, haben Stadtwerke und insbesondere Kommunen vermehrt den Bedarf, direkt IoT-Daten ansprechend und intuitiv zu präsentieren. Innerhalb der items IoT-Plattform wurde diese Funktion in Zusammenarbeit mit Digimondo und der bnNETZE, der Netzbetreiber der Badenova mit Sitz in Freiburg, als Basis für die Landesgartenschau in Neuenburg am Rhein entwickelt. Das Dashboard visualisiert die vor Ort umgesetzten Anwendungsfälle wie Pegelmessung, Parkplätze, Trafostation, Klima und bietet durch eine Touchscreen-Optimierung die Möglichkeit, die Anwendungsfälle dem Bürger direkt zu präsentieren. Die Lösung ist nativ in der IoT-Plattform integriert und kann individuell durch den Anwender eigenständig angepasst und erweitert werden, ohne das Programmierkenntnisse notwendig sind.
Pegelstandsüberwachung mittels IoT-Pegelsonden
Neben der Überwachung von Gewässern ist das Monitoring von Grundwassermessstellen mittels IoT-Pegelsonden ein weiterer Anwendungsfall. In der Praxis stehen Grundwassermessstellen über größere Distanzen im gesamten Trinkwasserversorgungsgebiet verteilt und werden monatlich nach dem Turnschuhprinzip vor Ort manuell ausgelesen. Die Messwerte sollen eine Indikation über die Entwicklung der Grundwasserpegelstände geben und bilden eine Basis für die späteren Trinkwasserförderrechte, die von der zuständigen Behörde zu genehmigen sind. Hier bieten sich aufgrund von Reichweite und Batteriebetrieb insbesondere LoRaWAN-basierte Funkmodule an.
Um eine bessere Datenbasis zu erhalten, die aufzeigt welche Auswirkungen beispielsweise der Klimawandel mit zunehmender Trockenheit auf die Messstellen hat, bietet sich der Einsatz von IoT-Pegelsonden an. Diese können die Höhe des Wasserstands, die Wassertemperatur und weitere Werte zur chemischen Zusammensetzung erfassen. Mit der automatischen, kontinuierlichen Messung von Grundwasserpegelständen entfällt außerdem die manuelle Messung vor Ort. Das zunehmend knappe Personal kann so an wichtigeren Stellen eingesetzt werden. Mit einer Integration der Messwerte der LoRaWAN-Pegelsonden über die IoT-Plattform der items in das System AquaInfo kann außerdem automatisch ein Report für die Behörde erstellt werden. Medienbrüche bei der Aufbereitung der Daten können so vermieden werden.
Neben der Überwachung von Gewässern ist das Monitoring von Grundwassermessstellen mittels IoT-Pegelsonden ein weiterer Anwendungsfall. Bild: items GmbH & Co. KG
Monitoring von Trafostationen im Niederspannungsnetz
Einer der üblichen IoT-Anwendungsfälle ist das Monitoring von Trafostationen im Verteilnetz eines Stadtwerks. Ähnlich wie Fernwärmenetze sind Netzbetreiber auf der Ebene des Verteilnetzes oft blind. Ein Monitoring ist meist nur auf höheren Spannungsebenen vorhanden. Im Zuge der Energiewende im Verteilnetz erfolgt die Integration von EE-Anlagen und größeren Verbrauchern wie zum Beispiel Ladeinfrastruktur für E-Autos jedoch zunehmend auf den unteren Spannungsebenen. Eine höhere Informationsbasis gerade mit Blick auf die Netzplanung ist daher erforderlich.
Eine Datenbasis schaffen beispielsweise intelligente Messsysteme. Die Daten reichen jedoch nicht aus, da nur eine geringe Anzahl von Haushaltskunden ein intelligentes Messsystem bekommen wird. Zudem findet am Anschlusspunkt des SMGW nur ein Monitoring der Strom- und Spannungsflüsse am Übergabepunkt vom Netz zum Haushalt statt. Allerdings ist auch eine Messung in den kritischen Assets wie Ortsnetztransformatoren notwendig, um ein Gesamtbild über die Auslastung des Verteilnetzes zu erhalten. Aus diesem Grund bietet sich der Einsatz von LoRaWAN-Sensorik an.
Nicht zuletzt lassen sich Sensoren zur Überwachung von Kurzschlussanzeigern in Trafostationen installieren. In der Praxis findet ein Monitoring oft nicht statt, weswegen im Zweifel alle in Reihe angeschlossenen Ortsnetztrafostationen einzeln angefahren werden müssen, um die Quelle des Fehlers zu identifizieren. Der hohe Fahraufwand hat eine hohe Bearbeitungszeit zur Folge, was sich negativ auf das Q-Element des Netzbetreibers auswirkt. Hier besteht eine Möglichkeit Kosten zu senken, wenn eine Überwachung der Kurzschlussanzeiger erfolgt und ein gezieltes Anfahren der Station möglich ist. (ds)
items GmbH & Co. KG
Andreas Müller
a.mueller@itemsnet.de
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