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Mehrwerte aus (Netz-)Daten

25.03.2022 – Data Analytics und IoT ermöglichen es Netz­betreibern, Prozesse zu optimieren und neue Geschäftsfelder zu erschließen. Wer Projekte plant, sollte sich allerdings frühzeitig über den konkreten Use Case Gedanken machen.

Die Installation von Sensorik und Messhardware im deutschen Stromnetz schreitet beständig voran. Die angestrebten Ziele reichen von einer Effizienzsteigerung bei der Wartung bis hin zu gänzlich neuen Geschäftsmodellen, etwa im Bereich Smart City oder Elektromobilität. Doch unabhängig davon, was im Einzelnen erreicht werden soll – im Kern jedes Projekts steht immer die Frage, wie die generierten Datenströme sinnvoll aufbereitet und analysiert werden. „Das klingt im ersten Moment leichter als es ist“, sagt David Geier, Senior Consultant bei der Cassini Consulting AG, der verschiedene IoT-Projekte bei Netzbetreibern begleitet hat. Sein Kollege Sascha Kaldewei verweist darauf, dass Daten aus verschiedenen Quellen oft über unterschiedliche Protokolle, in unterschiedlichen Formaten und unterschiedlicher Granularität empfangen werden. „Diese Daten gilt es zu harmonisieren und in einer geeigneten Art und Weise zu speichern, um sie später abrufen, analysieren und in weitere datengestützte Prozesse einbinden zu können“, ergänzt er.

Eine zwingende Voraussetzung hierfür sei, dass bereits zu Beginn des Projekts ein tieferes Verständnis der geplanten Datennutzung erarbeitet wird. Davon, so der Berater, hängen ganz wesentliche technische Parameter und Kosten ab. „Ein einfaches Beispiel ist die zeitliche Granularität der Daten. In welcher Auflösung werden die Lastgangdaten später benötigt? Reicht die weit verbreitete Auflösung von 15 Minuten aus, um die gewünschten Analysen durchführen zu können, oder braucht es doch eine Auflösung im Bereich von Sekunden oder sogar Millisekunden?“, führt David Geier aus. Die Auswirkungen dieser Entscheidung können tatsächlich immens sein, denn wählt man eine zu hohe Auflösung, kann die Datenspeicherung und -analyse sehr teuer werden. Ist die Auflösung dagegen zu gering, geben die Datensätze möglicherweise die gewünschten Erkenntnisse nicht her. Die frühzeitige Auswahl der späteren Use Cases ist also ein wichtiger Faktor für den Projekterfolg. Drei beispielhafte Projekte, die die Cassini Consulting AG begleitet hat, zeigen die unterschiedlichen Optionen für Netzbetreiber.

Weltkugel Datenstroeme

Foto: istock.com / metamorworks

Predictive Maintenance

Die bedarfsorientierte Wartung der Betriebsmittel im Stromnetz kann erhebliche Kosten sparen. „Anhand von Sensordaten lassen sich Probleme frühzeitig erkennen und Wartungsmaßnahmen gezielt planen“, sagt Sascha Kaldewei. Ein sinnvoller Ansatz sind Sensoren in Stromverteilerkästen, welche beispielsweise die Temperatur, die Last, die Luftfeuchtigkeit, den Sicherungsstatus, die Neigung und den Tür-Zustand erfassen. Diese Daten werden per LoRaWan übermittelt und so zur zentralen Auswertung verfügbar gemacht. „Die Analyse der Zustandsdaten ermöglicht dem Netzbetreiber zum Beispiel eine bessere Planung von Service-Teams, bei unvorhersehbaren Ereignissen sorgt eine automatisierte Alarmierung für schnelles Eingreifen“, führt David Geier aus. Die Entwicklung und Integration einer speziellen Hardware für diesen Use Case unterstützte Cassini Consulting im vergangenen Jahr (Bericht 50,2 Ausgabe 6/2020).

Netztransparenz und KI-unterstützte Planung

Basierend auf der Sensorik der zuvor beschriebenen Stromverteilerkästen – und weiterer im Netz verteilter Datenpunkte – entsteht ein weiterer Use Case. Ziel hierbei ist es den Netzzustand kleinteiliger bestimmen zu können und so beispielsweise die vorhandenen Kapazitäten im Stromnetz besser beurteilen zu können. Praktisch unterstützen die so gewonnenen Erkenntnisse etwa bei der Entscheidung über den Zubau von Ladesäulen für Elektrofahrzeuge aber auch Erzeugungsanlagen wie Photovoltaik-Systemen. Langfristig helfen solche Datengrundlagen bei der wirtschaftlichen Planung von Netzausbaumaßnahmen.

„Die besondere Herausforderung bei diesem Use Case ist die stark heterogene Datengrundlage, die aus den stark unterschiedlichen Quellen entsteht“, erklärt Sascha Kaldewei. Solche Quellen können neben Sensoren in Verteilerkästen oder Ortsnetzstationen auch intelligente Messysteme oder Wechselrichter an Einspeisern sein. „Die Vereinheitlichung der Daten ist ein essenzieller Schritt, der für eine zusammenhängende Auswertung zwingend notwendig ist“, betont David Geier. Gleichzeitig stellt er klar, dass die Entscheidungen, die hier getroffen werden, in hohem Maße kostenrelevant sind. Es muss daher mit Bedacht geprüft werden, welche Datenquellen einbezogen werden sollen. Dabei stehen die eingangs skizzierten Fragen nach der Verfügbarkeit der Messwerte – in welchem Intervall und über welche Technologie werden die Werte übermittelt? –, der Datenstruktur und, daraus abgeleitet, dem (Rechen-)Aufwand für die Standardisierung im Mittelpunkt. David Geiers Erfahrung: „Aufgrund der großen Bedeutung für den Mehrwert der späteren Lösung ist es ratsam hier einen Experten hinzuzuziehen, der diese Fragen qualifiziert beantworten kann.“

Erträge aus Daten

„Data is the new gold“ heißt es häufig und auch für die Netzbetreiber ergeben sich nach Einschätzung der Cassini-Fachleute an vielen Stellen Möglichkeiten, die in der Strominfrastruktur erfassten Daten wirtschaftlich in Wert zu setzen. „Nicht wenige Netzbetreiber haben begonnen, vielfältige Sensoren (Strom, Wasser, Gas, Straßenbeleuchtung) in ihrem Netzgebiet zu implementieren und für sich interne Use Cases abgeleitet“, erläutert Sascha Kaldewei. Doch um den kompletten Wert der Daten erschließen zu können, sollten auch die Möglichkeiten zu deren externer Vermarktung geprüft werden. So könnten das städtische Straßenbauamt oder spezialisierte Ingenieurbüros Interesse haben, beispielsweise die Daten der Erschütterungssensoren in den Kabelverteilern käuflich zu erwerben, da diese wertvolle Hinweise zum aktuellen und künftigen Straßenzustand geben können. Flächendeckend erhobene Temperaturdaten helfen der Kommune oder ihren Dienstleistern, den Winterdienst oder die Bewässerung von Grünflächen effizienter zu gestalten – auch hier besteht also Nachfrage. „Denkt man an Anwendungen wie das Parkplatz- oder Verkehrsmanagement, kann es für Netzbetreiber sogar sinnvoll sein, Sensordaten ausschließlich für die Vermarktung an Dritte zu erfassen“, betont David Geier.

Die technische Voraussetzung hierfür wird als „Sensor-Fusion“ bezeichnet und beschreibt die Zusammenführung des „Datenkapitals“ auf einer gemeinsamen Plattform. Sascha Kaldewei: „Dies geschieht zum Beispiel in einer Microsoft Azure oder in einer Artificial Intelligence- und Internet of Things-Plattform wie SENS vom Anbieter Sensitel.“

Ganzheitlicher Ansatz

Enorme Potentiale also, denen jedoch auch Fallstricke bei der Umsetzung gegenüberstehen. „Die Schritte von der Ideenfindung bis hin zur Umsetzung müssen mit Bedacht gegangen werden. Dabei gilt es nicht nur das zu etablierende System zu beachten, sondern auch den Kontext, in dem dieses eingesetzt wird“, weiß David Geier. Dabei können rechtliche Vorgaben, technische Gegebenheiten und Normen, aber auch kulturelle und prozessuale Aspekte im Unternehmen wichtige Einflussfaktoren sein, die entsprechend berücksichtigt werden müssen. Cassini bietet seinen Kunden hierfür erprobte Vorgehensmodelle an, die jedem Digitalisierungsprojekt individuell angepasst ermöglichen aus der gesammelten Erfahrung zu profitieren. (ds)

Cassini Consulting AG
David Geier, david.geier@cassini.de
Sascha Kaldewei, sascha.kaldewei@cassini.de
www.cassini.de