Wie kann das Internet der Dinge dabei helfen, die Energiewende erfolgreich umzusetzen? Die RheinEnergie zeigt, wie es geht: Die Arbeit an innovativen Lösungen und der Aufbau eines smarten Stromnetzes mit intelligenten Messgeräten treiben die Energiewende voran. Wir bei ECBM unterstützen die RheinEnergie dabei, die so gewonnenen Daten sinnvoll für die Energieplanung und -steuerung zu nutzen.
Der Kunde: RheinEnergie
Die RheinEnergie aus Köln versorgt seit über 150 Jahren Privatleute, Gewerbe und Industrie im Rheinland mit Energie und Wasser. Kernfeld sind Kooperationen mit Unternehmen aus der Region und bundesweit.
Innovation und Nachhaltigkeit sind starke Motive, um an zukunftsorientierten Ideen und Lösungen für ihre Kunden zu arbeiten. In Zusammenarbeit mit der Stadt Köln und den Stadtwerken entstand etwa das Projekt SmartCity Cologne. Neben anderen smarten Ideen setzen innovatives Verkehrsmanagement zur Reduzierung der Umweltbelastung im urbanen Verkehrsraum und die Installation von WiFi-Hotspots sowie Ladestationen für E-Fahrzeuge die Maßstäbe in Sachen Klima und Infrastruktur. Der Aufbau intelligenter Messsysteme durch den Einsatz digitaler Zähler und Smart Meter Gateways ist ein weiteres Beispiel für ein innovatives Projekt der RheinEnergie.
Die Ausgangssituation
Die RheinEnergie modernisiert ihr Netz ständig. Die effiziente Planung und Steuerung der Energieverteilung spielt hierbei eine zunehmend wichtige Rolle. Neubaugebiete oder nachgerüstete Ladestationen für E-Autos bedeuten oft einen höheren Verbrauch, als vorher in diesen Regionen eingeplant war. Mit Ausbau erneuerbarer Energiequellen wie Windräder und Photovoltaik-Anlagen und der einhergehenden Dezentralisierung wird eine bedarfsgerechte Steuerung der Stromnetze immer wichtiger.
Zu den Herausforderungen gehören
- Zu niedrige Kapazitäten, wo sie benötigt werden. Kurzfristige Aufrüstungen sind teuer und Verzögerungen bei der Lieferung sind die Folge.
- Zu hohe Kapazitäten, wo sie nicht benötigt werden. Diese Ressourcen könnten woanders besser eingesetzt werden.
- Die 8.000 Netzstationen im wachsenden Netz sind weit verteilt. Ausfallzeiten erhöhen sich durch die wachsende Anzahl und längere Anfahrtszeiten.
Mit dem Projekt Smart Station begegnet die RheinEnergie diesen Herausforderungen. Das Ziel ist die erhöhte Sichtbarkeit der Zustände und Auslastung an 8.000 Knotenpunkten in und um Köln.
Smart Stations
Die sogenannten Smart Stations sind mit IoT-Sensorik ausgestattete Netzstationen. Sie messen unter anderem Phasenspannungen, Leistungen und berichten über Zustände wie Schaltschranktemperaturen oder Kurzschlüsse. Mithilfe dieser intelligenten Messsysteme hat die RheinEnergie begonnen, ein Stromnetz aufzubauen, welches Erzeugung und Verbrauch sowie die Leitungen dazwischen aufeinander abstimmen soll. Eine höhere Transparenz der Verbrauchsdaten soll auch Vorhersagen über zukünftige Verbräuche ermöglichen. So werden künftig potenzielle Engpässe im Netz frühzeitig erkannt und behoben, bevor sie Probleme und Kosten verursachen.
Die Endgeräte mehrerer Hersteller senden in verschiedenen Datenformaten an die RheinEnergie-Cloud. Eine Azure IoT Lösung bildet das Kommunikationszentrum und koordiniert die Verteilung der Messdaten zwischen Endgeräten und Anwendungen. So stehen alle Daten am gleichen Ort zur Verfügung. Analyse und Auswertung sind jedoch erstmal aufgrund der unterschiedlichen Datenformate aufwendig.
Gemeinsam mit der RheinEnergie hat ECBM daher eine Lösung entwickelt, die den Aufwand der Analyse um ein Vielfaches reduziert: Alle Daten – unabhängig von der verwendeten Hardware – werden in einem einheitlichen Format gespeichert und dargestellt.
Der gemeinsame Lösungsansatz zur Energieplanung und -steuerung
Die RheinEnergie hatte bereits Sensoren und ein eigenes Datennetz aufgebaut, sodass die Daten in der Azure Umgebung ankommen. ECBM erweiterte das System mit dem Ziel, Messdaten mittels offener Technologien wie Telegraf, InfluxDB und Grafana zu speichern, visualisieren und für Analysen bereitzustellen.
Alle Datenformate der eingesetzten Geräte werden in einem einheitlichen und zukunftssicheren Format harmonisiert. Die Speicherung erfolgt dabei gemäß einer zuvor abgestimmten Übersetzungstabelle. Die Vereinheitlichung der Daten ermöglicht die einfache Visualisierung und Überwachung, sodass die Mitarbeiter*innen der RheinEnergie Daten selbstständig besser und schneller auswerten und Maßnahmen ergreifen können. Die frühzeitige Erkennung von Problemen, z.B. durch die Temperaturüberwachung von Schaltschränken, führte bereits zu einer Reduzierung von Ausfällen, weil Maßnahmen wie Wartungen rechtzeitig getroffen werden können.
In gemeinsamen Gesprächen und Workshops erarbeiteten die RheinEnergie und ECBM eine umfassende Lösung, welche Analysen der Messdaten ermöglicht und die laufenden Aufwände reduziert. Mitarbeiter*innen des Energiedienstleisters können so Konzepte für die Planung und Steuerung der Energiequellen schneller und einfacher entwickeln, und das Netz intelligenter Netzstationen selbstständig ausbauen.
Als beratender Partner unterstützt die ECBM den Energieversorger auch dabei, effizientere und kostengünstigere Varianten auszuprobieren. Technische Fragen wie „Wie viele Daten müssen wie häufig verschickt werden?” sind dabei entscheidende Faktoren. Verschiedene Optionen werden diskutiert und Empfehlungen ausgesprochen. Risikofaktoren werden durch kleine, schnelle Pilotprojekte eliminiert – das gewonnene Wissen schafft schnell auch im Unternehmen Vertrauen in die Möglichkeiten der eingesetzten Technologien.
Fazit:
Die RheinEnergie und ECBM schaffen gemeinsam zukunftsweisende Systeme, welche langfristig gedacht sind und doch kurz- und mittelfristig greifbare Vorteile schaffen. Von der Konzeptionierung bis zur Umsetzung und Betrieb fanden wir als Partner eine Lösung, die dem Energieversorger ermöglicht, Messdaten effizient und sinnvoll zu nutzen. Wir freuen uns auf die weitere Zusammenarbeit mit der RheinEnergie!
Bei jedem IoT Projekt spielt der Aufbau der IoT Architektur eine bedeutende Rolle. Lesen Sie in einem unserer ausführlichen Artikel mit Videos, was Sie über den Aufbau wissen sollten.
