Pressemitteilung

LPWAN: großes Potenzial in der Wärmeversorgung (erschienen in Euro Heat & Power 7/8 2017)

Ein Low Power Wide Area Network (LPWAN) macht das Internet of Things (IoT) für Stadtwerke und Energieversorger nutzbar. Eine Anwendung von vielen ist die Fernauslesung von Zählern und Sensoren. ZENNER und Partner bieten dafür die gesamte IoT-Technologie samt Applikationen.

Immer mehr Wärmeversorger setzen auf die zeit- und kostensparende Fernauslesung von Verbrauchszählern. Weit verbreitet sind bislang Walk-by- oder Drive-by-Lösungen, mit denen Servicemitarbeiter die Zählerdaten im Vorbeigehen oder Vorbeifahren erfassen können, ohne die Liegenschaft zu betreten. Solche Systeme wie zum Beispiel das wireless M-Bus-Funksystem Opera von ZENNER sind sehr wirtschaftlich und gut geeignet, wenn Energieversorger die Verbrauchswerte der Zähler ein- bis viermal jährlich für die Abrechnung benötigen. Werden die Zählerdaten öfter als vierteljährlich für unterschiedliche Applikationen gebraucht und sollen auch andere Geräte und Sensoren aus der Ferne überwacht werden, bietet das Internet der Dinge (engl. Internet of Things oder kurz IoT) deutlich mehr Möglichkeiten. Damit lassen sich die Daten tausender Objekte energiesparend in kürzester Zeit und über weite Strecken hinweg übertragen. Die Voraussetzung ist ein Low Power Wide Area Network (LPWAN), ein drahtloses Telekommunikationsnetz mit großer Reichweite und geringem Energieverbrauch.

LPWAN: die Technologie für Big Data

Ein LPWAN ist optimiert für die Übertragung kleiner Datenmengen über weite Strecken von bis zu 15 Kilometern hinweg. Damit ist es zum Beispiel ideal für Verbrauchszähler und Sensoren geeignet, die so jahrelang mit der Energieleistung einer Batterie auskommen können. Die Endgeräte kommunizieren mit Gateways, welche die Datenpakete wiederum an einen Netzwerkserver senden. Über Schnittstellen lassen sich IoT-Plattformen und Applikationen an den Server anbinden. Je nachdem, welche Objekte eingebunden sind, können Stadtwerke und Kommunen die Technologie für sehr viele Aufgaben nutzen, beispielsweise zur Fernauslesung von Wasser-, Wärme-, Gas- und Stromzählern, zum laufenden Monitoring von Umweltdaten wie Luftverschmutzung oder Wasserständen, zur Überwachung von Trafostationen, zur smarten Steuerung der Straßenbeleuchtung oder für intelligente Parksysteme. Stadtwerke und Kommunen können so effizienter wirtschaften und sogar neue Geschäftsmodelle entwickeln. LPWAN ist die Technologie für Big Data, für smarte Energieversorger und für die Digitalisierung der Energiewende. Die dazu nötige Infrastruktur wird in Ländern wie Frankreich und den Benelux-Staaten zurzeit mit Hochdruck aufgebaut und setzt sich auch in Deutschland zunehmend durch. Bei der Entwicklung smarter LPWAN-Lösungen setzt ZENNER auf die beiden Kommunikationsstandards LoRaWAN und SIGFOX (siehe Infokasten). Seine IoT-fähigen Verbrauchszähler entwickelt das Unternehmen in zwei Versionen: für den Einsatz in LoRaWAN- und SIGFOX-Netzwerken. Da LoRaWAN ein offener Standard ist, haben Anwender damit außerdem die Möglichkeit, ein eigenes LoRaWAN-Netzwerk aufzubauen.

Vorteile der periodischen Ablesung

Für Wärmeversorger lohnen sich LPWAN-Netzwerke vor allem deshalb, weil sie die Wärmemessstellen damit periodisch, zum Beispiel täglich oder sogar stündlich, ablesen können. Damit bietet das Internet der Dinge zum einen die bekannten Vorteile der Fernablesung: Sie ist viel schneller und effizienter als eine manuelle Vor-Ort-Ablesung oder der Einsatz von Datenloggern. Die Anfahrten zu den Messstellen entfallen ebenso wie eventuelle Terminabsprachen mit Gebäudeeigentümern, um Zugang zu den Liegenschaften zu erhalten. Auch Ablesungen von schwer zugänglichen Messstellen, die das Fachpersonal nur mit Hilfsmitteln wie Leitern oder Hebebühnen erreicht, sind nur noch in Ausnahmefällen notwendig. Zum anderen lassen sich auf diese Weise viele Zählerdaten erfassen und nutzen, die für Wärmeversorger relevant sind: aktuelle Verbrauchswerte für die Abrechnung, sogenannte Momentanwerte (Vor- und Rücklauftemperatur, Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur, Wärmeleistung, Durchfluss des Wärmeträgers), Zählerstatus  sowie eventuelle Fehlermeldungen. Speziell bei mittelgroßen und großen Messstellen geben die sogenannten Momentanwerte wertvolle Hinweise über den Anlagenstatus und dessen Plausibilität. Weiterhin können diese Werte zur grafischen und tabellarischen Darstellung der Anlagendaten genutzt werden, um Verbrauchsprofile und damit Potenziale zur Energieeinsparung und Anlagenoptimierung zu erkennen. Bei Fehlermeldungen kann das Fachpersonal schnell reagieren und den Fehler beheben. So sind die Betriebssicherheit und eine korrekte Verbrauchsabrechnung gewährleistet.

Überwachung von Fernwärmeübergabestationen und BHKWs

Technologien wie LoRaWAN machen es auch viel einfacher, Übergabestationen für Fernwärme und Nahwärmenetze wie Blockheizkraftwerke zu überwachen. Für den Betreiber sind unter anderen zwei Faktoren relevant: die Maximalwerte der Wärmeleistung in der Übergabestation und die Rücklauftemperatur aus der Übergabestation. Beides lässt sich komfortabel aus der Ferne auslesen. Interne Datenlogger, die vor Ort ausgelesen werden müssen, sind damit nicht mehr nötig. Die Maximalwerte der Wärmeleistung sind wichtig, um die vertraglich vereinbarte Anschlussleistung mit der tatsächlichen Wärmeleistung zu vergleichen. Die Rücklauftemperatur ist ein Gradmesser für die Effizienz der Anlage: Sie sollte einen bestimmten Wert (z. B. 50 °C) nicht übersteigen, damit die Auskühlung und damit die Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur ausreichend groß ist. Zusätzlich lassen sich auch die Durchflusswerte (Volumenströme) des Wärmeträgers erfassen. Sie zeigen, ob die eingesetzten Wärmezähler richtig dimensioniert sind und somit innerhalb ihres regulären Messbereichs arbeiten.

Vom Endgerät zur Applikation

Die Beispiele zeigen, in welchem Maße die Wärmewirtschaft von LPWAN profitieren kann. Die Digitalisierung der Energiewende schreitet stetig voran und stellt alle Marktteilnehmer vor neue Herausforderungen. Um die Versorgungswirtschaft zu unterstützen, hat ZENNER eine eigene Digitalisierungsstrategie entwickelt. Dazu gehört die Beteiligung an IoT-spezialisierten Unternehmen wie TrackNet, SmartMakers und ZENNER IoT Solutions. Zusammen mit diesem Partnernetzwerk bietet ZENNER nun komplette IoT-Lösungen mit folgenden Komponenten: Zähler und Sensoren, die technische Infrastruktur zur Übermittlung der Daten, also Netze und Gateways, eine hochskalierbare, sichere und in Deutschland betriebene IoT-Daten-Cloud inklusive Big-Data-Management, Beratung beim Aufbau individueller IoT-Netze und schließlich Software-Plattformen und Applikationen zur konkreten Nutzung der Daten.

Information zu LoRaWAN

LoRa steht für Long Range, also eine hohe Reichweite. Die gleichnamige LoRa Alliance ist eine Non-Profit-Organisation, deren Mitglieder einen offenen LPWAN-Kommunikationsstandard (LoRaWAN) für das Internet der Dinge etablieren wollen. Die Mitglieder der LoRa Alliance treiben den Ausbau des Netzes in vielen Ländern Europas, in den USA, Südafrika und Teilen von Asien aktiv voran. Durch den Austausch von Wissen und Erfahrungen soll die Zusammenarbeit zwischen den Teilnehmern in einem offenen, weltweiten Standard ermöglicht werden.

Information zu SIGFOX

SIGFOX ist ein 2009 gegründetes, französisches Unternehmen mit Sitz in Labège. Wie die LoRa Alliance hat SIGFOX ebenfalls einen Kommunikationsstandard für das Internet der Dinge entwickelt und baut weltweit ein drahtloses Netzwerk zur Verbindung von Niedrigenergie-Objekten auf. Das ermöglicht Anwendungen wie vernetzte Verbrauchszähler, in Parkuhren eingebaute Parkplatzmelder, Feuchtesensoren für die Landwirtschaft oder Rauch- und Einbruchsmelder.

Autor: Klaus Gilbert, Vertriebsleitung und Produktmanagement Messtechnik thermische Energie, ZENNER International GmbH & Co. KG

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