Die Digitalisierung des Messwesens entwickelt sich rasant. Aus technischer, wirtschaftlicher oder regulatorischer Sicht kommt die Smart Meter Gateway Technologie nicht überall zum Tragen. Für weitere Messanforderungen entwickelt sich das IoT Metering als technologische Ergänzung. Insbesondere über LoRaWAN, Mobilfunk oder auch NB-IoT werden Zähler abgelesen und in nachfolgende Prozesse übertragen. Der Wärmesektor, beschleunigt durch die FFVAV, stellt aktuell eines der größten Wachstumsfelder im IoT Metering dar. Neben der Fernauslesbarkeit von Wärmemengenzählern bieten die Sparte Wasser und das Submetering attraktive Möglichkeiten für das IoT Metering.
In der Digital Session beantworten wir die Frage, wann das Smart Meter Gateway Pflicht ist und wann IoT Metering, bspw. mit LoRaWAN, eingesetzt werden kann. Wir zeigen Möglichkeiten, wie die technische Umsetzung erfolgen kann und die Prozesse bis zur Abrechnung abgebildet werden können. Die erhobenen Daten können und sollten jedoch nicht nur für die Abrechnung genutzt werden. Die weiteren Potenziale, welche sich aus der Datenerhebung ergeben, bilden den Abschluss der Session.
Regulatorische Rahmenbedingungen – Wann ist ein Einsatz vom Smart Meter Gateway Pflicht und wo kann IoT Metering (z. B. LoRaWAN) eingesetzt werden?
Wie kann die technische Umsetzung erfolgen und die prozessuale Abbildung bis zur Abrechnung?
Welche Mehrwerte können die erhobenen Daten in anderen Themenfeldern bieten?
Alexander Sommer – Bereichsleiter Innovation und Digitale Netze
Marcel Linnemann – Leitung Innovation und Grundsatzfragen Energiewirtschaft
items Digital Sessions
Immer am Puls der Zeit – unsere Digital Session. Innovativ und aufschlussreich stellen wir Ihnen jeden Monat die aktuellen Themen der Versorgungs- und Mobilitätsbranche vor. In einer guten Stunde versorgen wir Sie mit den wichtigsten Informationen und stehen Rede und Antwort zu allen Ihrer Fragen.
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Das wird in Münster so schnell niemand vergessen: Im Sommer 2018 sorgte ein Zusammenspiel verschiedener zeitgleich auftretender Faktoren für eine derart geringe Sauerstoffkonzentration im Wasser des Aasees, dass es zu einem großen Fischsterben kam. Über 20 Tonnen tote Fische wurden gesammelt und entsorgt, die Bürger waren entsetzt über das Ausmaß dieser Katastrophe.
Auch Michael Hermes von der items GmbH machte sich Gedanken und brachte beim Münsteraner Hackathon im Oktober 2018 eine Idee ein, die ein dauerhaftes Monitoring des Aasees ermöglichen soll. Im August 2020 wurde die Idee seiner Messeinheit gemeinsam mit der Stadt Münster realisiert und ergänzt seitdem das bestehende manuelle Monitoring um unersetzliche Live-Informationen über den Aasee und seinen Zustand. Wir haben mit Michael Hermes gesprochen und blicken zurück auf 16 Monate Hack(a)Tonne: Wie gut hat das Projekt funktioniert? Wie geht es dem Aasee jetzt? Und sollten weitere Maßnahmen in Betracht gezogen werden, um den Aasee auch weiterhin langfristig unterstützen zu können?
Der Aasee
Der alte Aasee wurde ursprünglich als Stausee geplant. Primäres Ziel war der Schutz der Münsteraner Innenstadt vor Hochwasser. Darüber hinaus sollte der See in Trockenzeiten der Versorgung der innerstädtischen Aa mit Wasser zum “Durchspülen” des Flussschlauches dienen. Die Münstersche Aa wurde bis Ende des 19. Jahrhunderts nämlich als offener Abwasserableiter genutzt, was dementsprechend zu Geruchsbelästigungen führte und die Verbreitung von Krankheiten förderte. Der alte See diente an zweiter Stelle der Freizeitgestaltung: dem Ruder- und Segelsport sowie als öffentliches Schwimmbad. An dritter Stelle stand die ästhetische Bereicherung des Stadtbildes.
Beim Bau des neuen Aasees standen dann die Themen Naherholung und Freizeitnutzung an erster Stelle, da sich die Themen Überschwemmungsschutz und Abwasser durch den Bau des alten Aasees und separater Abwasserkanäle bereits erledigt hatten.
Der Aasee ist also ein künstlich von Menschenhand geschaffenes Gewässer zur Naherholung, allerdings aufgrund der geringen Tiefe, des geringen Wasseraustauschs sowie des erhöhten Nährstoffeintrags ein äußerst sensibles System. Aufgrund des technisch überprägten Ausbauzustands existieren nur sehr wenige hochwertige Lebensräume für Wasserpflanzen und Tiere am Seegrund. Die Sauerstoffproduktion übernimmt im Wesentlichen das Phytoplankton, also Grünalgen und häufig entsprechende Cyanobakterien, auch bekannt als Blaualgen.
Cyanobakterien im Aasee
Die hohe Nährstoffbelastung ist ein Grund dafür, dass man im Aasee nicht schwimmen gehen sollte. Zudem befinden sich zeitweise größere Mengen an Cyanobakterien im See. Sie können bei Körperkontakt Hautallergien auslösen und bei Verschlucken einer größeren Menge sogar zu Leber- und Nervenschäden führen.
Außerdem können Cyanobakterien mehrere Millimetergroße Kolonien (Microcystis) oder Fadenbündel (Anabaena, Aphanizomenon) bilden, die für Zooplankton (Kleintieren) wegen ihrer Größe nicht filtrierbar und damit auch nicht nutzbar sind. Da es in europäischen Gewässern neben dem Zooplankton aber keine anderen natürlichen Konsumenten gibt, die Phytoplankton fressen, ist die produzierte Biomasse nach dem Absterben nur für den bakteriellen Abbau zugänglich. Dieser ist mit einem hohen Sauerstoffverbrauch verbunden.
Aufgrund ihrer Vorliebe für höhere Wassertemperaturen kommt es vor allem in den warmen Sommermonaten zu einer Massenentwicklung der Cyanobakterien. Darüber hinaus besitzen die Cyanobakterien die Fähigkeit, Stickstoff aus der Atmosphäre aufzunehmen. Wenn nach einem Grünalgenwachstum also der Stickstoff im Wasser bereits größtenteils von Grünalgen umgewandelt wurde, können sich Cyanobakterien dennoch weiter vermehren.
Im Sommer 2018 führte eine extreme, langanhaltende Hitzewelle im Zusammenspiel mit ausbleibenden Niederschlägen und Windstille zu sehr hohen Wassertemperaturen im oberen Toleranzbereich der vorkommenden Fischarten. In Kombination mit der seeweiten, von Cyanobakterien dominierten Algenblüte und einem extrem hohen Fischbestand führten diese Faktoren zu einem temporären Zusammenbruch des Sauerstoffhaushaltes, dem unzählige Fische zum Opfer fielen.
Monitoring des Aasees
Um laufend aktuelle Informationen über den Zustand des Aasees zu erhalten, hatte Michael Hermes im Rahmen des Hackathon 2018 die Idee der Hack(a)Tonne entwickelt. Ursprünglich war eine Boje angedacht, die mit umfassender Messtechnik ausgestattet ist und mithilfe der LoRaWAN-Technologie höchst energieeffizient relevante Daten an ein IoT-System zur Speicherung, Verarbeitung und Visualisierung bereitstellt. Bei kritischen Messwerten sollten automatisiert entsprechende Meldungen per SMS und Mail verschickt werden.
Diese Pläne wurden mit der Stadt Münster und Peter Overschmidt, dem Pächter des Aasees, diskutiert. Die Idee wurde von beiden Parteien befürwortet, allerdings wies Herr Overschmidt auf die Gefahr von möglichem Vandalismus hin. Schlussendlich wurde die Idee einer Messboje verworfen. Stattdessen wurde mit Unterstützung der Stadt Münster und der Segelschule Overschmidt die Installation der Messtechnik am Ende eines in den Aasee reichenden Stegs vorgenommen. Durch diese Änderung versprach man sich eine Sicherheit vor Vandalismus, gute Erreichbarkeit für Reinigung und Wartung der Sensorik und eine Stromversorgung von Land.
Am 12.08.2020 erfolgte dann die abschließende Installation der Messeinheit, bestehend aus einem UiT LogTrans IoT (Spannungsversorgung, Logger, Datenfernübertragungseinheit per LoRa), einem UiT MSM-IoT Compact (Multiparametersonde) und einem TriOs Lisa UV (optisches Messsystem), allesamt von der Firma UiT Dresden konzipiert, geliefert und in Betrieb genommen.
Diese Messeinheit liefert in einem Zeitintervall von 15 Minuten Werte zur Sauerstoffkonzentration, Wassertemperatur, pH-Messung, Chlorophyll-Konzentration, Cyanobakterien-Entwicklung und Trübung des Wassers. Das System läuft seit 16 Monaten sehr zuverlässig und hat bis Mitte November in Summe schon ca. 49000 Datenpakete übertragen. Außerdem hat die Messeinheit augenscheinlich beim Nestbau geholfen (siehe Foto).
Innerhalb der verantwortlichen Abteilungen der Stadt Münster werden die Messdaten über eine Grafana-Visualisierung regelmäßig geprüft. Bei kritischen Werten erfolgen Warnmeldungen per Mail an die verantwortlichen Mitarbeiter.
Ebenfalls werden die Daten per MQTT-Schnittstelle an die Webportale der Smart-City-Stabstelle der Stadt Münster weitergeleitet und ermöglichen damit den MünsteranerInnen den Zugriff auf wesentliche Informationen.
Zusätzlich werden die Daten im Open-Data-Portal zur Verfügung gestellt.
Integration alter Messtechnik
Im September 2021 fielen die im Jahr 2018 von der Stadt Münster installierten WTW-Systeme, die im alten und neuen Aasee bisher Sauerstoff und Temperatur ermittelten, aufgrund der Abschaltung der 3G-Funkfrequenz aus. Ad hoc wurde überprüft, ob die Systeme die analogen Daten über eine „Lora Bridge“ ebenfalls in das bereits genutzte IoT-System übergeben können.
Die Umsetzung erfolgte über eine entsprechende Comtac LPN LoRa Bridge, die sowohl die analogen Signale als auch die Versorgungsspannung des WTW-Systems verarbeiten kann. Nach ausgiebigen Tests erfolgte kurzfristig die Installation am Aasee. Somit war das Monitoring auch hier wieder gesichert. Ein zweites WTW-System wurde bereits im IoT-Labor umgebaut, ist einsatzbereit und wartet auf den Einbau zum Start der Mess-Saison im April 2022.
Entwicklung des Aasees
Bereits kurze Zeit nach dem Fischsterben im Jahr 2018 sorgten nach Auskunft der Stadt Münster vor allem Grünalgen für die Normalisierung der Sauerstoffverhältnisse im Aasee. Besonders bemerkenswert ist, dass im Frühjahr 2019 erstmals eine Massenentwicklung von Zooplankton im Aasee beobachtet werden konnte. Diese Kleintiere ernähren sich von Phytoplankton und sorgen damit als Filtrierer auf natürlichem Wege dafür, dass die Algenpopulation gering bleibt. Diese Entwicklung führte dazu, dass eine Massenentwicklung von Cyanobakterien im Jahr 2019 völlig ausblieb. Bis dato konnte dieses Phänomen im Aasee noch nicht beobachtet werden.
Anfang des Jahres 2020 befand sich der Aasee zunächst noch immer in einem guten Zustand. Die Monitoringwerte wiesen aber bereits im April 2020 eine hohe Algenentwicklung, begleitet von hohen Sauerstoffkonzentrationen und -sättigungswerten sowie einer relativ geringen Sichttiefe von lediglich 50 cm aus. Der Anteil der Blaualgen war zu diesem Zeitpunkt mit etwa 5 – 10 % noch gering. Grund für diese Entwicklung war das erneut sehr trockene Frühjahr mit ausgeprägten Sonnenscheinperioden insbesondere im März und April.
Eine sehr ähnliche Entwicklung war auch bis Anfang Juni 2021 festzustellen. Insgesamt zeigte das Phytoplankton eine nur moderate Ausprägung; Cyanobakterien kamen nur untergeordnet vor. Gleichwohl gab es eine hohe Sauerstoffversorgung, auch direkt über dem Seegrund. Die Sichttiefe reichte im neuen Aasee sogar bis 130 cm. Ein Grund dafür ist die sichtbare Zunahme von Zooplankton, das die Ausbreitung von Algen und damit die Trübung reduziert.
Nutzung der Daten
Sämtliche Messdaten werden durch die Stadtverwaltung geprüft, überwacht und verwaltet. Das Datenmanagement dient zum einen einer verlässlichen, langfristigen Dokumentation des Zustands des Aasees, zum anderen fließen diese Daten als wesentliche Grundlage in ein Interventionsmanagement im Gefahrenfall ein. Die Überschreitung einzelner Grenzwerte führt nicht zwingend zu einer kritischen Situation im See. Problematisch ist vielmehr ein zeitgleiches Auftreten unterschiedlicher ungünstiger Verhältnisse, wie es auch im August 2018 der Fall war.
Im Frühjahr 2020 hat die Stadt Münster zwölf Belüftungsgeräte beschafft. Die Geräte sorgen durch Umwälzung des Wassers für eine Durchmischung der unteren sauerstoffärmeren mit den oberen sauerstoffreicheren Wasserschichten sowie für eine Anreicherung mit Luftsauerstoff. Zeichnen sich die als kritisch definierten Werte ab bzw. ist über das System eine Alarmmeldung eingegangen, werden die Belüftungsgeräte unmittelbar im See installiert, um einem Zusammenbruch des Sauerstoffhaushalts vorzubeugen.
Erfolgsgeschichte für den Aasee
Nach 16 Monaten im Betrieb lässt sich festhalten, dass die eingesetzten Mess- und Übertragungssysteme zuverlässig 365 Tage im Jahr arbeiten. Die erhobenen Daten werden höchst effizient und verschlüsselt für ein kontinuierliches Monitoring bereitgestellt. Regelmäßige Wartungen sind bei hydrologischen Messsystemen unerlässlich und sorgen dafür, dass der sich entwickelnde Biofilm auf den Sensoren die Messwerte nicht verfälscht.
Die installierten Systeme ergänzen sowohl manuelle Messungen zur Verifizierung der Dauermessung sowie entsprechende Laboruntersuchungen. Die gesammelten Daten werden Forschungseinrichtungen und interessierten BürgerInnen zur Verfügung gestellt und haben sich mittlerweile als wichtiges Werkzeug für die verantwortlichen MitarbeiterInnen der Stadt Münster etabliert, die mehrmals täglich die Daten überprüfen.
Durch das automatisierte Messen der Wasserqualität des Aasees wird die Qualität und Quantität der gesammelten Daten weiter verbessert und steigert darüber hinaus die Effektivität der Monitorings durch die Stadtverwaltung. Die Entnahme von Gewässerproben durch MitarbeiterInnen wird ergänzt durch eine kontinuierliche Messung der Umweltdaten, so dass die Stadt Münster rund um die Uhr über die Wasserqualität des Aasees informiert ist und sich informieren kann. Verschlechterungen der Wasserqualität des Aasees werden frühzeitig identifiziert und ermöglichen es, entsprechende Maßnahmen zur Sicherung des aquatischen Lebensraumes zu ergreifen. Das Projekt leistet somit sowohl einen Beitrag zum Klima- und zum Tierschutz als auch zur Sicherstellung des beliebten Freizeit- und Naherholungsraums.
Optimierung der Messungen
Die aktuell eingesetzte Sensorik allein kann den Aasee schlussendlich nicht retten. Das System ist durch den stationären Aufbau nicht in der Lage, Aussagen über den gesamten Aasee zu treffen. Es wird nur ein kleiner Teil des Aasees überwacht.
Eine mobile Station, welche die kontinuierliche Überwachung von Gewässerparametern ermöglicht, ist für die Beantwortung weitergehender Fragestellungen absolut notwendig. Beispielsweise bei der Überwachung der Auswirkung der Belüfter oder bei der Suche nach anaeroben Zonen im See aufgrund von Sedimenteinflüssen oder anderen Faktoren.
Das Messnetz muss also erweitert und in erster Linie mobiler werden, um an verschiedenen Stellen des Aasees entsprechende Langzeitmessungen durchführen zu können. Es ist durchaus denkbar, dass die initial angedachte Messboje, der das Projekt Hack(a)Tonne seinen Namen zu verdanken hat, doch noch zum Einsatz kommt.
Vielmehr geht es aber darum, das Gesamtkonzept der Stadt Münster, bestehend aus verschiedenen Maßnahmen wie z. B. den Belüftungssystemen für die Schaffung von Überlebenszonen, einer nachhaltigen Befischung des zu hohen Fischbestands, einem geänderten Fischbesatz mit Raubfischen, der Renaturierung von Uferzonen und der Verringerung des Nährstoffeintrags fortzuschreiben und sukzessive umzusetzen. Weitere Sensorik, wie z. B. eine Wetterstation auf dem Gebäude A2 sind in Planung. Damit stellt das Messkonzept einen wesentlichen Baustein des Handlungskonzepts zur Stabilisierung des Aasees dar.
Abschließend lässt sich festhalten, dass das Projekt Hack(a)Tonne durch die sehr konstruktive Zusammenarbeit aller Beteiligten eine innovative und nachhaltige Lösung bildet, die bereits erste positive Effekte zu verzeichnen hat. Auf diesem Erfolg sollten wir uns jedoch nicht ausruhen und stetig dafür Sorge tragen, dass der Aasee auch zukünftig eines der schönsten Wahrzeichen Münsters bleibt.
Dieser Artikel entstand in Zusammenarbeit mit der Umweltbehörde & Amt für Mobilität und Tiefbau der Stadt Münster.
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Heißere Sommer, sinkende Flusspegel und eine zunehmende Knappheit des Trinkwassers sind klassische Probleme, denen sich Trinkwasserversorger in den letzten Hitzesommern stellen mussten und die durch den fortschreitenden Klimawandel sicherlich häufiger auftreten werden. Hierbei steht jeder Trinkwasserversorger vor der Herausforderung, die Versorgung auch unter der Zunahme dieser erschwerten Bedingungen sicherzustellen. Diesbezüglich stellt sich die Frage, wie das Ziel der Versorgungssicherheit von Trinkwasser auf operativer Ebene langfristig garantiert werden kann. Viele Experten sind sich diesbezüglich einig, dass die Wasserwirtschaft digitaler und smarter werden muss. Was dies konkret bedeutet, bleibt meist jedoch offen. Als erster Baustein für eine bessere Datenbasis und zur Analyse der Auswirkungen des Klimawandels auf die Trinkwasserreserven und Grundwassermessstellen haben sich die Energie- und Wasserversorgung Rheine GmbH und items GmbH in einem Praxisprojekt zur Überwachung der Grundwassermessstellen mittels LoRaWAN-Pegelsonden zusammengeschlossen. Auf die Einzelheiten des Projekts und erste Projektergebnisse wollen wir mit diesem Blogartikel eingehen.
Wie bei vielen anderen LoRaWAN- und IoT-Projekten stand hier jetzt nicht mehr die technische Erprobung der reinen Hardware im Vordergrund, vielmehr sollten eine höhere Stückzahl von LoRaWAN-Pegelsonden verbaut und die Daten zur Optimierung des operativen Betriebs genutzt werden. Durch die Fernauslesbarkeit der Grundwassermessstellen sollten zum einen die monatlichen analogen Ablesungen vor Ort obsolet werden, zum anderen sollte eine größere Datenbasis generiert werden, mit dem Ziel, die Transparenz im Trinkwasserbereich zu steigern. Das Praxisprojekt LoRaWAN-Pegelsonden umfasst allerdings nicht nur eine Ausstattung der Grundwassermessstellen mit entsprechender Sensorik, sondern auch eine Visualisierung der Messergebnisse in Grid Insight: Water, dem Softwaretool der items GmbH zur Optimierung der Wasserwirtschaft. Dieses bietet nicht nur eine Visualisierung der übertragenen Messwerte, sondern auch eine Prognose der Pegelstände für die nächsten Tage, um Auswirkungen auf sich verändernde Grundwassermessstellen frühzeitig erkennen zu können.
Praxisprojekt LoRaWAN-Pegelsonden: Die eingesetzte Messtechnik
Ausgangsbasis für das Projekt stellte die Auswahl geeigneter Messtechnik dar, die eine Übertragung der Messwerte per LoRaWAN unterstützt. Da die gemessenen Daten der Grundwassermessstellen in den operativen Betrieb überführt werden sollten, wurde auf Messtechnik im Profibereich von der Firma UIT zurückgegriffen. Konkret handelt es sich um den Wasserstandsrecorder WR-IoT compact mit LoRaWAN und integriertem Pegellogger. Die Pegelsonde der Firma UIT kann für unterschiedliche Wassersäulen bis 100 m Tiefe eingesetzt werden und ist in verschiedenen Schutzklassen von IP65 bis IP68 verfügbar. Zusätzlich zur Höhe des Pegelstandes ist eine Messung der Wassertemperatur möglich. Der integrierte Speicher des Datenloggers umfasst 512 MB, so dass ca. 1 Millionen Datensätze gespeichert werden können. Die Spannungsversorgung kann laut Herstellerangaben über vier 1,5 V Alkaline-Batterien oder zwei 3,6 V Lithium-Batterien erfolgen. Im Projekt wurden jeweils zwei in Reihe geschaltete 5200 mAh, 15 A, 3,6 V Lithium-Akkus eingesetzt. Optional besteht die Möglichkeit, die Sendequalität des LoRaWAN-Moduls durch eine externe Antenne zu steigern.
Für das Projekt wurden 10 Messeinheiten an netzkritischen Punkten installiert und in das LoRaWAN-Netz der RheiNet GmbH, einer Tochtergesellschaft der EWR, integriert. Da das LoRaWAN-Netz der RheiNet GmbH bereits deutlich ausgebaut ist, wurden ausschließlich Pegelsonden eingesetzt, die LoRaWAN unterstützten. Die Auswahl von alternativen Kommunikationstechnologien, die bei der UIT-Pegelsonde möglich sind, war somit nicht erforderlich.
Praxisprojekt LoRaWAN-Pegelsonden: Anforderungen an die Daten
Für die spätere Prognose der Grundwasserpegelstände und die Visualisierung der Messergebnisse für das Praxisprojekt LoRaWAN-Pegelsonden galt es die Anforderungen an den Datenbedarf zu definieren. Hierfür erfolgen die Messungen in 5/6/10 m Tiefe in einem zeitlichen Intervall von 6 Std. Als Messdaten werden die Wassersäule über der Messeinheit, der Abstich (Oberkante Pegelrohr zur Grundwasseroberfläche), die Temperatur des Grundwassers, die Temperatur der Datenübertragungseinheit/-speicher sowie die Versorgungs-/Batteriespannung erhoben. Die Messreihen sollen mindestens einmal täglich übermittelt werden. So liegt bereits eine höhere Datenbasis vor als bei der vorherigen monatlichen Messung vor Ort.
Da sich die Häufigkeit der Datenübertragungen pro Tag auf den Energieverbrauch und somit die Lebensdauer der verbauten Batterien auswirkt, wurde vor Installation der Messtechnik eine Analyse im IoT-Labor der items GmbH durchgeführt. Im IoT-Labor konnten ca. 20.000 Messungen/Datenübertragungen realisiert werden. Dies würde bei 4 Messungen am Tag einer Laufzeit von 10 Jahren entsprechen. Hier sind aber noch die Faktoren Alterung, Selbstentladung und niedrige Temperaturen zu berücksichtigen. Bei einer Laufzeit von 10 Jahren wäre eine ausreichende Lebensdauer der Messtechnik sichergestellt, um nicht permanent einen Wechsel der Akkus durchführen zu müssen. Durch die Messung der Daten in 6-Stunden-Intervallen soll perspektivisch die Datenmenge ausreichen, um eine Prognose des Grundwasserstandes auf Tagesebene umsetzen zu können.
Praxisprojekt LoRaWAN-Pegelsonden: Sicherstellung der Konnektivität
Eine Herausforderung in LoRaWAN-Praxisprojekten ist die Sicherstellung einer ausreichenden Konnektivität der Messtechnik zum LoRaWAN-Gateway. Hierfür bestehen unterschiedliche Möglichkeiten, um die Sendeleistung der Messtechnik zu steigern. Neben der Veränderung des Spreading-Faktors, die allerdings die Anzahl der übermittelbaren Nachrichtenpakete negativ beeinflussen kann, besteht die Einsatzmöglichkeit einer optionalen Antenne oder spezieller Verschlusskappen.
Für das Praxisprojekt LoRaWAN-Pegelsonden wurde vor Ort eine Messung der Netzabdeckung an den jeweiligen Montagestandorten durchgeführt. Hier bestand bei allen Standorten eine Mindestkonnektivität, da das LoRaWAN-Netz der RheiNet GmbH bereits umfangreich ausgebaut wurde. Allerdings gab es große Unterschiede in der Empfangsqualität in Abhängigkeit von den Jahreszeiten. Die Messung zur Feststellung der Empfangsqualität fand in Q1 2021 statt, wohingegen die Montage in Q3 2021 erfolgte. Durch das Wachstum der Sträucher und Bäume wurde die Empfangsqualität an den Installationsstandorten deutlich verschlechtert, weswegen der Einsatz optionaler Antennen zwingend notwendig war. Durch die Ergänzung weiterer externer Puk-Antennen bestanden jedoch hinsichtlich der Konnektivität weniger Probleme.
Die technische Architektur im Detail
Für die Digitalisierung, Messung, das Monitoren und der Entwicklung der Prognose sind im Praxisprojekt LoRaWAN-Pegelsonden nicht nur der Einsatz von Messtechnik und der Aufbau eines LoRaWAN-Netzes erforderlich, sondern auch der Aufbau der entsprechenden IT-Architektur. Im vorliegenden Fall wurde wie bereits erwähnt die Messtechnik der Firma UIT eingesetzt. Das LoRaWAN-Netz besteht in diesem Fall aus mehreren Outdoor-Gateways des Herstellers Multitech. Die übertragenen Daten werden an die IoT-Plattform der items GmbH weitergeleitet, die von den Stadtwerken Rheine/EWR/TBR genutzt wird. Dort findet eine Entschlüsselung und Aufbereitung der Daten statt. Durch ein integriertes Dashboard ist auch direkt ersichtlich, welche Messsysteme (keine) Informationen senden und wie der Status der Spannungsversorgung einzuordnen ist.
Von dort aus erfolgt eine Weiterleitung der Daten an das Tool Grid Insight: Water der items GmbH, das die EWR nutzen. Die Daten werden hierfür über eine Webhook-Schnittstelle an einen Azure-Digital-Twin weitergereicht, der von Grid Insight: Water zur Visualisierung, Prognose und Analyse der Daten genutzt wird. Die Daten der Messtechnik zur Überwachung der Pegelsonden werden zum einen genutzt, um den Fachbereich eine Visualisierung der Pegelstände auf einen Blick sowie das Erreichen kritischer Schwellwerte anzuzeigen. Zum anderen fließen die zusätzlichen Informationen mit in den Algorithmus zur Prognose des Trinkwasserbedarfs, verbunden mit einer Produktionsoptimierung ein. Eine Prognose der Brunnenpegelstände selbst befindet sich noch in Arbeit, da hierfür noch eine ausreichende Erhebung von Daten über einen längeren Zeitraum erforderlich ist.
LoRaWAN in der Wasserwirtschaft – ein Ausblick
Die Digitalisierung und Überwachung von Grundwassermessstellen mit Messtechnik stellt nur einen Baustein zur Transformation der Wasserwirtschaft für die Anpassung der Herausforderungen gegen den Klimawandel dar. Hier bietet Grid Insight: Water mit der Prognose des Trinkwasserbedarfs, der Überwachung von Grundwassermessstellen und der Leckage-Erkennung erste Bausteine. Perspektivisch sind jedoch weitere Anwendungsfälle in Planung, deren Daten und Informationen in Grid Insight: Water zur Optimierung des operativen Trinkwassernetzbetriebs beitragen sollen.
Hierzu zählen u. a. laufende Projekte im Bereich des Grünflächenmonitorings, um den Wasserbedarf von Grünanlagen frühzeitig einplanen zu können und Lastspitzen im Wassernetz zu senken. Gleiches gilt für die Feuchtigkeitsmessung von Äckern, wobei auch eine Analyse der chemischen Zusammensetzung hinsichtlich Schadstoffen möglich ist, um die Wasserqualität gerade in Trinkwasserschutzgebieten zu gewährleisten. Ebenso ist eine Erweiterung von Grid Insight: Water im Bereich der Abwasserwirtschaft geplant. So können Regenrückhaltebecken oder andere kritische Assets wie Kleinstpumpwerke überwacht werden.
Insgesamt bietet der Bereich der Wasserwirtschaft ein großes Anwendungs- und Optimierungspotenzial, das es zum einen zur Steigerung der Effizienz zu erschließen gilt und zum anderen, um die eigene Wasserwirtschaft auf die Herausforderungen des Klimawandels vorbereiten zu können. Der Blogbeitrag zum Praxisprojekt LoRaWAN-Pegelsonden spiegelt hierbei einen Baustein für ein mögliches Umsetzungsszenario wider.
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Eben mal kurz die Gartenabfälle und den Stuhl, auf den sich Tante Erna bei Ihrem letzten Besuch gesetzt hat und der daraufhin zusammengebrochen ist, zum Wertstoffhof bringen und dann weiter zum Familientreffen. Die Öffnungszeiten sind bekannt, also ab ins Auto und auf in Richtung Wertstoffhof. Und wie immer, wenn man gerade keine Zeit hat, tritt Murphys Gesetz in Kraft. Vor der Einfahrt zum Wertstoffhof stauen sich die Autos der Einwohner, bis auf die angrenzende Bundesstraße. Dabei möchte man doch direkt auf den Wertstoffhof, ohne Warten zu müssen.
Was sich wie ein Einzelschicksal anfühlen mag, ist ein weitverbreiteter Fall. Sucht man bei Google nach „Stau vor dem Wertstoffhof“ kommen seitenweise Einträge von Lokalzeitungen zu den Stau-Situationen auf den Zufahrtsstraßen der Wertstoffhöfe. Die Stadtwerke München riefen am 02. November 2020 sogar dazu auf, nur bei unaufschiebbarem, dringenden Entsorgungsbedarf vorbeizukommen.
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Auf der Suche nach einer Lösung, um den Rückstau vor Wertstoffhöfen zu reduzieren, haben wir gemeinsam mit den Technischen Betrieben Rheine und der RheiNet GmbH eine Lösung entwickelt, die das Warten vorhersehbar und vermeidbar macht. Seit Anfang Juni findet sich auf der Website der Technischen Betriebe Rheine eine Warteschlangenanzeige, die grafisch den Stau vor der Einfahrt des Wertstoffhofes anzeigt und eine geschätzte Wartezeit angibt.
Für den Wertstoffhof in Rheine besteht, wie für viele andere Höfe auch, die besondere Herausforderung darin, dass der Wertstoffhof in Rheine nicht über eine gesonderte Zufahrt verfügt, sondern die angrenzende Straße gleichzeitig die Zufahrt zum Wertstoffhof bildet. Da somit nicht ausschließlich Besucher des Wertstoffhofs den betrachteten Bereich passieren, sondern ebenfalls alle anderen Verkehrsteilnehmer, gestaltete sich das Vorhaben deutlich schwieriger als bei Betrachtung einer separaten Spur. Einerseits durfte die eingesetzte Technologie kein Hindernis für Verkehrsteilnehmer, wozu natürlich auch Motorrad und Fahrradfahrer gehören, darstellen und andererseits musste unterschieden werden, ob ein Fahrzeug wartet oder nur die Straße entlangfährt. Auch der Kosten-Nutzen-Faktor sollte natürlich beachtet werden.
Intelligente Warteschlangenanzeige mit LoRaWAN
Nachdem die Rahmenbedingen definiert wurden, sollte im folgenden Schritt die passende Sensorik ermittelt werden. Für den ersten Test sollte ein Parksensor verbaut werden, der in seiner eigentlichen Bestimmung dafür konzipiert ist, die Belegung von Parkplätzen aus der Ferne zu monitoren. Der Sensor erfasst durch eine Veränderung des Erdmagnetfeldes eine Statusänderung und so, ob ein Fahrzeug über dem Sensor steht oder nicht. Der Testdurchlauf mit zunächst einem verbauten Sensor hat ergeben, dass darüberfahrende Fahrzeuge mit einer innerörtlichen Regelgeschwindigkeit nicht vom Sensor erfasst werden. Fahrzeuge, die nicht für den Wertstoffhof anstehen, werden nicht von der Sensorik gemessen und fließen schlussendlich nicht mit in die Warteschlangenanzeige ein. Die Sensoren wurden durch die Technischen Betriebe Rheine in die Straße eingelassen, um keine Gefahr für Zweiradfahrer darzustellen. Bei der Montage bestand die Herausforderung die richtige Einbautiefe sicherzustellen, um die Messfähigkeit der Sensoren zu erhalten.
Die Parksensoren übermitteln ihren Status per LoRaWAN an einen für die Anwendung notwendigen LoRaWAN-Netzwerk-Server. Das benötigte LoRaWAN-Netz wurde durch die RheiNet GmbH errichtet und betrieben. Die in der untenstehenden Abbildung dargestellte Warteschlange wird aus den Sensordaten mittels eines dafür programmierten Algorithmus errechnet und visuell auf der Homepage der TBR dargestellt. Die angewendete Logik berücksichtigt dabei unter anderem, den Fall parkender Fahrzeuge, die nicht zur Warteschlange des Wertstoffhofs gehören, sondern beispielsweise nur zufällig auf einem Sensor abgestellt wurden oder einen Parkvorgang in der Nähe eines Sensors durchführen.
Digitale Warteschlangenanzeige auf dem Wertstoffhof in Rheine
Die Hoffnung ist es, den Stau vor dem Wertstoffhof zu verringern. „Dieser konnte an stark frequentierten Tagen zu einem Problem werden, unter anderem da sich die wartenden Fahrzeuge teilweise bis auf die Bundesstraße stauten“. Diesem Problem erhofft man durch die neu geschaffene Möglichkeit Herr zu werden. „Auch zukünftig möchten wir in Rheine neue Technologien einsetzen, um die Stadt mit ihren angrenzenden Gebieten noch lebenswerter zu machen“ so Herr Ventker, Geschäftsführer der RheiNet GmbH.
Ausblick
Darüber hinaus sollte nicht vergessen werden, dass die erhobenen Daten auch über die Stau-Analyse hinaus ihren Mehrwert liefern können. In Rheine werden die Sensordaten mittlerweile auch genutzt, um Rückschlüsse auf die generelle Nutzung des Wertstoffhofs zu ziehen.
Für die Zukunft sind in Rheine schon weitere Digitalisierungsprojekte geplant, welche auf der LoRaWAN‑Technologie aufbauen. So befindet sich aktuell ein Projekt zur Umsetzung der Fernauslesbarkeit der Grundwassermessstellen per LoRaWAN statt, um eine bessere Datenbasis über die Entwicklung der Grundwasserstände zu erhalten. Die neugewonnen Informationen sollen zur Weiterentwicklung des Wassernetzes vor dem Hintergrund der neuen Herausforderungen des Klimawandels und zunehmender Hitzeperioden beitragen. Ein weiteres Projekt, welches sich derzeit in der Umsetzung befindet, ist die bedarfsorientierte Bewässerung von Blumenbeeten durch den Einsatz von Feuchtigkeitssensoren. Dies spart zukünftig Wege und Wasser durch eine effizientere Bewässerung.
Wenn ihr Fragen oder Anmerkungen zu diesem LoRaWAN-Anwendungsfall habt, meldet euch gerne bei uns und folgt unserem Blog, wenn euch der Beitrag gefallen hat.
Kurz vor der Sommerpause war die FFVAV, die neue Verordnung zur Fernauslesung von Wärmemengenzählern (WMZ) und neuen Anforderungen an die Abrechnung, in aller Munde. Tiefgreifende Veränderungen mit der Verpflichtung zur Fernauslesung, der monatlichen Informationsbereitstellung sowie Anpassungen in der AVBFernwärmeV wurden angekündigt. Nach einigen Änderungswünschen des Bundesrates kam die Verordnung dann doch nicht auf die politische Beschlussagenda und geriet mit der Sommerpause und den nun anstehenden Sondierungsgesprächen der Parteien in Vergessenheit. Unerwartet von der Branche und ohne große Vorankündigung wurde die FFVAV jedoch am 4. Oktober beschlossen und trat einen Tag darauf, am 5. Oktober, in Kraft. Die neuen Regelungen für Fernwärmenetzbetreiber gelten somit unmittelbar. Inhaltliche Veränderungen wurden an dieser Stelle nicht mehr aufgenommen, sodass alle diskutierten Fristen, wie z. B. die monatliche Verbrauchsinformation, bis zum 01. Januar 2022 umzusetzen sind.
Für Fernwärmenetzbetreiber bedeutet der Beschluss der FFVAV eine große Herausforderung, welche die Ebenen der Messtechnik, der Integration in die Abrechnung, der Anpassung der Rechnungsstellung sowie der Bereitstellung der Informationen an den Kunden umfasst. Für Fernwärmenetzbetreiber stellt sich nun die Frage, welche Handlungsoptionen bestehen, um die Fristen der FFVAV bis zum Anfang des kommenden Jahres erfolgreich umzusetzen. Welche Möglichkeiten es gibt und welche zentralen Fragestellungen zu beantworten sind, soll in einem groben Abriss im Rahmen dieses Blogbeitrags beantwortet werden.
FFVAV: Worum es eigentlich geht
Als kurze Wiederholung zu bereits veröffentlichten Blogbeiträgen gehen wir noch einmal kurz auf die wesentlichen Beschlüsse der FFVAV ein. Im Kern besteht die Anforderung aus drei zentralen Bausteinen, welche verpflichtend umzusetzen sind:
Erstens nimmt die FFVAV Einfluss auf die Konnektivität und Messtechnik, da ab sofort nur noch Messtechnik verbaut werden darf, welche aus der Ferne auslesbar ist. Da dies in der Vergangenheit oft analog durch manuelles Ablesen vor Ort erfolgte, steht für Fernwärmenetzbetreiber die Auswahl der geeigneten Messtechnik an.
Zweiter Aspekt der FFVAV ist eine Standardisierung der bereitgestellten Messdaten erforderlich, welche aufbereitet werden müssen, um eine Verarbeitung im Abrechnungssystem zu ermöglichen.
Drittens ist damit eine Anpassung der Abrechnung und der Ausgestaltung der Verbrauchsinformation nach den Vorgaben der FFVAV vorgesehen. Die Bereitstellung der Verbrauchsinformation hat nach der FFVAV ab dem 01. Januar 2022 für alle fernauslesbaren Zähler kostenlos und monatlich zu erfolgen. Die Bereitstellung der Verbrauchsinformation kann postalisch (als Standard) oder auf elektronischem Wege erfolgen. Auf Wunsch des Kunden ist die unentgeltliche elektronische Bereitstellung sogar verpflichtend. Eine Umrüstung sämtlicher Wärmemengenzähler WMZ ist bis zum 31. Dezember 2026 verpflichtend umzusetzen. Ein grober Überblick der Inhalte der FFVAV ist der folgenden Grafik zu entnehmen:
FFVAV – Zentrale Änderungen im Überblick
FFVAV – Smart Meter Gateway (SMGW)-Pflicht: ja oder nein?
Ein wesentlicher Knackpunkt bei der Umsetzung der FFVAV ist die Auswahl und Zulassung geeigneter Messtechnik. Hier schreibt die Verordnung fernauslesbare Messtechnik vor, die nach den Vorschriften der BSI funktioniert. Da es nur die technischen Richtlinien des BSI für das Smart Meter Gateway (SMGW) gibt, liegt die Vermutung nahe, dass eine SMGW-Anbindungspflicht von WMZ an das SMGW besteht. Allerdings lassen sich Abschnitte der FFVAV sowohl in die Richtung interpretieren, dass eine generelle SMGW-Pflicht besteht oder nur dann, wenn der Kunde dies wünscht bzw. sich der Fernwärmenetzbetreiber hierfür aktiv entscheidet.
Welche der beiden Auslegungen korrekt ist und wie die genaue Auslegung in der Praxis erfolgt, wird sich in den kommenden Monaten zeigen. Am Markt sind bislang beide Varianten zu finden, sodass einzelne Häuser auf das SMGW warten oder bereits auf alternative Techniken, wie NB-IoT oder LoRaWAN, setzen.
Aus Kreisen des BSI bzw. der zuständigen Ministerien ist die grundsätzliche Tendenz zu erkennen, das SMGW zu einer Art „Energiewirtschaftlicher Bundesrouter“ weiterzuentwickeln, der alle Energiedaten sicher transportiert. Perspektivisch ist es also wahrscheinlich, dass die WMZ an das SMGW angebunden werden müssen. Hierzu haben wir eine Anfrage an das BSI mit der Bitte einer Stellungnahme zur FFVAV und der Interpretation der SMGW-Pflicht gestellt, bislang ohne Rückmeldung.
Definitiv besteht aber die Pflicht für den Kunden, welche nach § 6 MsbG (Liegenschaftsmodell) einen Anschluss des WMZ an das SMGW verlangen. Neben der noch etwas unklaren Auslegung der neuen Rechtslage besteht zudem die Frage, welche weiteren Hindernisse bei dem Einsatz der Anbindung von WMZ an das SMGW bestehen und wie mögliche Handlungsoptionen für Fernwärmenetzbetreiber aussehen können.
FFVAV: Handlungsoptionen zur kurzfristigen Umsetzung
Durch die Pflicht zum Einbau fernauslesbarer Zähler ab dem 5. Oktober 2021 ist der laufende Turnuswechsel zu unterbrechen und anzupassen. Unter Berücksichtigung der Unklarheiten bzgl. des SMGW stehen jedem Fernwärmenetzbetreiber zwei Optionen zur Verfügung, wie eine kurzfristige Umsetzung der FFVAV erfolgen kann.
In der ersten Option wartet der Fernwärmenetzbetreiber auf das SMGW bis zu dem Zeitpunkt, wo eine Anbindung technisch möglich ist. An dieser Anbindung arbeiten bereits erste Hersteller, es ist jedoch davon auszugehen, dass dies noch nicht für jeden fernauslesbaren WMZ gelten wird. Der Turnuswechsel ist so lange unterbrochen, bis die technische Anbindung realisiert werden kann. Je länger der Prozess des Wartens jedoch dauert, desto schneller muss am Ende eine Umrüstung der gesamten Messtechnik bis zum 31.12.2026 erfolgen. Hinzu kommt die Problematik, dass die Messwerte der WMZ über die sternförmige Marktkommunikation verschickt werden müssten. Es mangelt aktuell aber an den standardisierten Marktprozessen für diesen Bereich, welche bislang nur für die Sparten Strom und Gas umgesetzt wurden. So lange ist eine Abrechnung von WMZ am SMGW schwer möglich, vor allem dann, wenn es sich bei dem iMSB nicht um den eigenen MSB im integrierten EVU handelt.
Da die Erstellung von einheitlichen, standardisierten Marktprozessen selten in wenigen Wochen erfolgt, ist mit einer weiteren Verzögerung bis zum Einsatz der intelligenten Messsysteme für WMZ zu rechnen. Da viele FVU ihren jährlichen Turnuswechsel bereits durch Corona pausiert haben, würde bei einem weiteren Aussetzen des Turnuswechsels die Anzahl der WMZ mit abgelaufener eichrechtlicher Zulassung steigen. Ob diese Zähler weiterhin abgerechnet werden dürfen, ist dabei stark anzuzweifeln.
Aus diesem Grund bedarf es einer Übergangstechnologie (die ggf. zu einem späteren Zeitpunkt vollständig zugelassen werden könnte), welche das FVU einsetzen sollte, um die Anforderung der Fernauslesbarkeit der FFVAV einzuhalten und eine monatliche Bereitstellung der Verbrauchsinformationen zu gewährleisten. Sobald Klarheit über den genauen Einsatzpunkt und des Umfangs der WMZ-Anbindung an das SMGW herrscht, sowie die standardisierten Marktprozesse vorliegen, kann mit der flächenmäßigen Anbindung begonnen werden.
FFVAV – Mögliche Übergangstechnologien
Die Auswahl der geeigneten Übergangstechnologie zur Fernauslesung von WMZ sollte möglichst in die automatisierten Abrechnungsprozesse integriert werden, um den manuellen Aufwand, gerade in Anbetracht der monatlichen Bereitstellung von Verbrauchsinformationen, gering zu halten. Hierbei bietet sich an, dass der Fernwärmenetzbetreiber auf bereits bestehende Technologien, wie z. B. die Auslesung über das Mobilfunknetz oder bereits durchgeführte Innovationsprojekte im Bereich der Zählerfernauslesung, zurückgreift. U. a. sind die Technologien LoRaWAN und NB-IoT bereits mit etlichen WMZ-Herstellern kompatibel.
Gerade zu Beginn ist von einem Technologiemix auszugehen, da sicherlich bereits ein Teil der WMZ des Fernwärmeversorgers aus der Ferne ausgelesen wird. Somit stellt sich für Fernwärmenetzbetreiber die Frage, welche Technologie weiter genutzt werden soll. Aufgrund der monatlichen Verpflichtung zur Bereitstellung von Verbrauchsinformationen bietet sich das Ablesen der WMZ über Walk-by-Lösungen weniger an, da es durch die entstehenden csv-Dateien höheren manuellen Aufwand bedarf, bevor die Messwerte dem Abrechnungssystem bereitgestellt werden können. Daher empfiehlt es sich auf das bestehende Mobilfunknetz zurückzugreifen und somit bereits vorhandene Infrastruktur zu nutzen. Da viele Fernwärmenetzbetreiber über ein eigenes LoRaWAN-Netz verfügen, ist der Einsatz von LoRaWAN-WMZ in der Startphase geeignet. Verfügt der Betreiber nicht über ein LoRaWAN-Netz oder bestehen erhebliche Abdeckungslücken, so kann als Alternative auf NB-IoT zurückgegriffen werden. Kunden die bereits die IoT-Plattform von Digimondo der items nutzen können hier mit ihrem System bei der Umsetzung aufsetzen. Parallel sollte aber intern schon mit den ersten Tests zur Anbindung von WMZ an das SMGW begonnen werden, um später über die nötige Praxiserfahrung zu verfügen.
FFVAV – Beispiel einer Rolloutstrategie
Die Rolloutstrategie hinsichtlich der Messtechnik ist individuell je Fernwärmenetzbetreiber zu bewerten, wobei ein mögliches Beispiel der folgenden Abbildung zu entnehmen ist. Im vorliegenden Beispiel erfolgt ein Großteil der Messwerterhebung analog. Ein geringer Teil wird über Walk-by-Lösungen oder die bestehende Zählerfernauslese (ZFA) ausgelesen. Mit dem Start der FFVAV entscheidet sich der Fernwärmenetzbetreiber für den Einsatz von LoRaWAN- und NB-IoT-WMZ sowie dem Ausbau der ZFA. In der Übergangsphase kommen dann erste intelligente Messsysteme hinzu. Zum Ende des Rollouts besteht dann ein Technologiemix aus WMZ mit einer SMGW-Anbindung sowie dem Einsatz von LoRaWAN- und NB-IoT-WMZ über das Jahr 2026 hinaus.
FFVAV Rolloutszenario
Die Abrechnung der Messwerte sollte stets automatisiert erfolgen, gerade mit dem Blick auf die Pflicht zur Bereitstellung monatlicher Verbrauchswerte. Aus diesem Grund ist die Kette von der Messtechnik, über die Aufbereitung der Daten, der Bereitstellung an das Abrechnungssystem, bis hin zur Rechnungsstellung an den Kunden im Gesamten zu betrachten. Gerade bei dem Einsatz von IoT-Zählern ist die Anwendung eines Zwischensystems erforderlich, welches die Daten aus der „IoT-Welt“ in die Sprache der ERP-Systeme zur Vorbereitung auf die Verbrauchsinformation bzw. Abrechnung übersetzt. Bei der items GmbH laufen hier bereits erste Projekte mit der Einführung der IoT-ERP-Bridge, die die Messwerte aus den IoT-Zählern dem Abrechnungssystem bereitstellt.
Synergiepotentiale im Blick behalten
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. In einem vergangenen Blogbeitrag haben wir zu diesem Thema ausführlicher berichtet. Im Kern befähigt die Informationen aber eine Datengrundlage, das eigene Fernwärmenetz zu monitoren sowie bestehende Wärmemengenprognosen zu verbessern, wie auch eine höhere Effizienz des Kraftwerkparks zu gewährleisten. So kann bereits kurzfristig Primärenergie eingespart und die Kosten des Netzbetriebs gesenkt werden.
Über ein entsprechendes Projekt gemeinsam mit den Stadtwerken Iserlohn u. a. zur Optimierung von Gaslastspitzen haben wir bereits in der Heat and Power berichtet. Da die Aufwände zur Zählerfernauslesung aus Sicht der Abrechnung die Marge eines Fernwärmenetzbetreibers mittelfristig sinken lassen, sollte bereits bei der Konzeption über die Nutzung der Daten zur Netzoptimierung nachgedacht werden, um zu einem späteren Zeitpunkt die Messtechnik nicht austauschen zu müssen.
Fazit zur Vorgehensweise
Fernwärmenetzbetreiber sind in Bezug auf die FFVAV in einer misslichen Lage. Durch die Unklarheiten hinsichtlich der SMGW-Anbindungspflicht und der fehlenden Marktprozesse zur Abrechnung ist ggf. keine Umsetzung möglich, welche nach dem BSI dem Stand der Technik entspricht. Ein Warten auf die SMGW-Anbindung sowie Marktprozesse würde im Zweifel zu viel Zeit in Anspruch nehmen, sodass sich dadurch der Rollout bis Ende 2026 massiv verkürzen müsste und schließlich die Aufwände enorm steigen. Zudem besteht die Gefahr, WMZ mit einer abgelaufenen Eichfrist im Netz zu haben, da der Einbau konventioneller WMZ untersagt ist. Alternativ ergibt sich der Einsatz von Brückentechnologien, welche aber ggf. nicht den Anforderungen des BSI entsprechen, dafür aber deren WMZ fernauslesbar sind, die DSGVO erfüllen und dessen Messwerte abrechenbar sind.
Um weiter handlungsfähig zu bleiben, scheint es daher ratsam, nicht auf das SMGW zu warten, sondern für mindestens das erste Jahr den Einsatz einer Brückentechnologie zu präferieren. Wenngleich die Konnektivitätslösung in Verbindung mit den WMZ zu einem späteren Zeitpunkt durch das SMGW abgelöst werden müssen, können die WMZ mindestens bis Ende 2026 im Netz bleiben. Durch die teilweise fehlende Anbindungsmöglichkeit an das SMGW und die noch zu definierenden Marktprozesse, wäre auch eine Argumentation denkbar, dass eine SMGW-Anbindung noch nicht dem Stand der Technik entspräche, womit der Einsatz von Brückentechnologien als zulässig anzunehmen wäre.
Aus diesem Grund raten wir unseren Kunden sich schnell und aktiv mit der FFVAV auseinanderzusetzen, geeignete Messtechnik als Brückentechnologie für mindestens die nächsten 12 Monate mit der Option eines längeren Weiterbetriebes auszuwählen sowie eine Anpassung der Abrechnung, welche die Messwerte automatisiert verarbeitet und dem Kunden die verpflichteten Informationen bereitstellt. Von einer manuellen Bearbeitung der Messwerte ist aufgrund des hohen Aufwands abzuraten.
Bei Fragen zu diesem Blogbeitrag und laufenden Umsetzungsprojekten zur FFVAV meldet euch gerne. Folgt auch gerne unserem Blog, wenn euch der Beitrag gefallen hat.
Die Suche nach den richtigen LoRaWAN-Anwendungsfällen beschäftigt aktuell viele EVUs, die ein LoRaWAN-Netz betreiben oder eine Errichtung planen. Hier steht für die EVUs die Frage im Raum, welche Anwendungsfälle geeignet sind oder bereits umgesetzt wurden. Die Auswahl der Themenfelder ist an dieser Stelle groß und reicht von der internen Prozessoptimierung, dem Aufbau städtischer Smart-City-Anwendungen bis zu neuen Geschäftsfeldern für B2B-Kunden. Um etwas mehr Licht in den Dschungel der Anwendungsfelder zu bringen, wollen wir in diesem Blogbeitrag einen groben Überblick geben. Hierzu gehen wir auf ausgewählte Anwendungsfälle in den einzelnen Energiesparten und den Bereich Smart City ein:
LoRaWAN-Anwendungsfall Nr.1: Fernwärmeoptimierung
Viele EVUs beschäftigen sich mit dem Aufbau, dem Betrieb oder der Wartung eines oder mehrerer Fernwärmesysteme. Dieses umfasst zum einen die Netz- und zum anderen die Erzeugungsinfrastruktur. Die Infrastruktur ist ähnlich wie andere Energieversorgungsnetze über Jahrzehnte entstanden und wird größtenteils anhand der Expertise der vorhandenen Mitarbeiter betrieben. Ähnlich wie in den Verteilnetzen der Sparte Strom werden Fernwärmenetze 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.
An dieser Stelle kann der LoRaWAN-Anwendungsfall Fernwärme mit einer höheren Transparenz im Fernwärmenetz unterstützen. So können LoRaWAN-Wärmemengenzähler im Netz installiert werden. Diese liefern eine zusätzliche Datenbasis über die Vor- und Rücklauftemperaturen sowie Volumenströme. Mit einer ausreichenden Anzahl Wärmemengenzählern im Netz können die Vorlauftemperaturen im Netz analysiert, die Verletzung von Grenzwerten der Vor- und Rücklauftemperaturen erkannt und der Einsatz von Primärenergie gesenkt werden. Allein durch die potenzielle Senkung und Verlagerung von Gaslastspitzen auf Basis der neuen Daten können Fernwärmenetzbetreiber hohe finanzielle Einsparungen erzielen. Außerdem können die zusätzlichen Messdaten im Rahmen der monatlichen Abrechnung bzw. Abrechnungsinformation zur Erfüllung der regulatatorischen Anforderungen der FFVAV genutzt werden.
Mit dem Tool Grid Insight: Heat, das die items GmbH zusammen mit den Stadtwerken Iserlohn entwickelt hat, können die LoRaWAN Daten mit anderen Daten aus Drittsystemen, wie z. B. der Netzleitwarte, verschnitten und eine Wärmemengenprognose sowie eine Produktionsoptimierung des Netzes erzielt werden. Das integrierte Echtzeitmonitoring visualisiert zusätzlich die Daten der LoRaWAN-Sensorik unter Berücksichtigung der GIS-Daten.
LoRaWAN-Anwendungsfall: Fernwärme
LoRaWAN-Anwendungsfall Nr.2: Wohnungswirtschaft
Neben der Optimierung von Fernwärmenetzen stellt die Wohnungswirtschaft einen weiteren LoRaWAN-Anwendungsfelder dar. Seit dem Beschluss des MsbG und der Möglichkeit, seit dem 1. Januar der Wohnungswirtschaft ein Angebot zur Mehrspartenablesung über das SMGW zu ermöglichen (§6 MsbG), ist das Geschäftsfeld Wohnungswirtschaft in den Fokus der Stadtwerke gerückt. Dabei kann LoRaWAN beispielsweise als Zusatzdienstleistung angeboten werden. Hier bietet es sich z. B. an, Rauchwarnmelder und deren Batteriestand zu überwachen. Ein jährlicher Test ist in diesem Fall dann nicht mehr notwendig. Auch bietet es sich an, LoRaWAN zum Auslesen von Zählern einzusetzen.
Da die meisten Verbrauchspunkte dezentral in einem Objekt verteilt sind, ist das Ziehen von Kabeln von der Messeinrichtung zum SMGW aus technischer Sicht sehr aufwendig und mit hohen Kosten verbunden. Hier bietet sich der Einsatz von LoRaWAN im LMN an, um die Messeinrichtungen per LoRaWAN an das SMGW anzuschießen. Die Daten können dann über die WAN-Schnittstelle des SMGW an das Abrechnungssystem weitergeleitet werden. Neben der Möglichkeit die Messwerte über das SMGW zu übermitteln kann LoRaWAN für Haushaltskunden, die nicht den Anschlusspflichten des MsbG unterliegen, als System zur Kundenselbstablesung dienen. Statt dem Kunden Karten zur Selbstablesung zu übermitteln, kann der Kunde eine Nachricht über den Verbrauchsstand erhalten und diesen bestätigen. Eine Abrechnung als System zur Kundenselbstablesung nach §40a EnWG ist in diesem Fall möglich.
Ein weiterer LoRaWAN-Anwendungsfall ist das Submetering. Statt Messsysteme jährlich oder wie in Zukunft vom EnWG für einzelne Sparten gefordert unterjährig auszulesen und die Verbrauchsmenge vor Ort nach dem Turnschuhprinzip zu erfassen, ist eine Verbrauchsmengenerfassung auch über LoRaWAN möglich. Ob und in welchen Fällen eine Anschlusspflicht an das intelligente Messsystem besteht, haben wir bereits in einem anderen Blogbeitrag ausführlich dargestellt. Für einen Großteil der Sparten gilt dies jedoch nicht, weswegen der Einsatz von LoRaWAN-Zählern möglich ist.
Da es sich bei der Ablesung von Zählern um einen Massenprozess handelt, bei der eine Vielzahl von Verbrauchsständen erhoben wird, die es abzurechnen gilt, ist eine manuelle Bearbeitung der Daten zur Abrechnung weniger geeignet. Auch eignet sich der Einsatz einer IoT-Plattform zur Sicherstellung der Abrechnung weniger. Vielmehr sind die abrechnungsrelevanten Messwerte dem Fachsystem, also dem bereits bestehenden Billing-System, zu übergeben. Hier lässt sich z. B. die IoT ERP Bridge der items nutzen. Diese nimmt die Verbrauchswerte entgegen und stellt diese dem Abrechnungssystem zur Verfügung. Die Abrechnung kann so wie gewohnt im Fachsystem völlig automatisiert erfolgen.
LoRaWAN-Anwendungsfall: Submetering mit der IoT-ERP-Bridge
Ein klassischer LoRaWAN-Anwendungsfall stellt das Liegenschaftsmonitoring dar. Hier geht es sowohl um die Überwachung von einzelnen Assets, wie z. B. Türen oder Fenstern, als auch das Raumklima-, Schlüssel- oder Energiemanagement. So wird u. a. Hausmeistern oder Energiemanagern ein Werkzeug an die Hand gegeben, über das sie mehr Informationen über die zu verwaltenden Liegenschaften erhalten. Ein Beispiel für ein Liegenschaftsmanagement zeigt die folgende Abbildung der Fa. Digimondo. So kann ein Hausmeister in Hamburg mit einer Lösung zum Monitoring von Liegenschaften seine Arbeitsplanung optimieren.
Hierzu zählt z. B. das Überprüfen von geschlossenen Türen und Fenstern aus der Ferne. Darüber hinaus ist aber auch ein Schlüsselmanagement von Turnhallen möglich. Oft werden Sportstätten von unterschiedlichen Nutzergruppen genutzt. Hier können intelligente LoRaWAN-Türschlösser genutzt werden, mit der die Nutzer Türen zu bestimmten Uhrzeiten öffnen können. Eine manuelle Übergabe von Schlüsseln ist so nicht mehr notwendig. Die Lösung wäre z. B. auch für die Verwaltung von Schlüsseln mit dem Zugang zu Ortsnetztrafostationen von Netzbetreibern möglich.
LoRaWAN-Anwendungsfall: Liegenschaftsmonitoring Teil 2
Des Weiteren kann die LoRaWAN-Sensorik auch zur Überwachung des Raumklimas eingesetzt werden. Hier haben sich gerade durch Corona unterschiedliche Systeme zur Überwachung des CO2-Gehalts in der Luft in Form eines Meldesystems etabliert. Das Ziel dieser Systeme ist es, ein rechtzeitiges Lüften zu signalisieren, da eine Korrelation zwischen dem CO2-Gehalt in der Luft und der Übertragbarkeit der Corona-Viren festgestellt wurde. Über diesen Anwendungsfall haben wir bereits im Blogbeitrag zur Covid-Ampel berichtet.
LoRaWAN-Anwendungsfall: Liegenschaftsmonitoring Teil 2
LoRaWAN-Anwendungsfall Nr.5: Mikroklimamanagement
Wetterdaten stellen eine der wichtigsten Informationen für EVUs dar. Mit ihnen korreliert der Wärmebedarf im Fernwärmebereich. Außerdem lassen sich Auswirkungen von Starkregenereignissen im Abwassernetz oder ähnliche Zusammenhänge analysieren. Wetterdaten bilden dabei oft ein Fundament, das für die Umsetzung von Prognose- und KI-Anwendungsfällen erforderlich ist. In der Praxis werden hierfür die Daten von Wetterstationen des DWDs genutzt. Die Messstationen sind jedoch für lokale Analysen meist zu weit entfernt. So befindet sich z. B. die Wetterstation für die Stadt Münster am Flughafen Münster Osnabrück. Die Folge sind ungenaue Wetterdaten, da die Wetterstation zu weit vom Anwendungsgebiet entfernt ist, und damit schlechtere Prognoseinformationen, die mit besseren Wetterdaten behoben werden könnten. Auch kann die Erkennung von Mikroklimaereignissen, wie z. B. Starkregen, durch lokale Wetterstationen besser und schneller erfolgen.
Hier bietet sich der LoRaWAN-Anwendungsfall Mikroklimamanagement an. LoRaWAN-Wetterstationen können hierbei im Stadtgebiet installiert werden. Zwar entsprechen die Wetterstationen nicht den gleichen Qualitätsstandards wie die des DWD, allerdings kann auch mit günstigen Sensoren und einer höheren Daten-Quantität eine solide Informationsbasis bezgl. des eigenen Mikroklimas im Versorgungsgebiet geschaffen werden. Gleichzeitig können die Daten von der Stadt im Rahmen der Stadtentwicklung genutzt werden. Ein Beispiel für ein Projekt zur Umsetzung dieses LoRaWAN-Anwendungsfalls wurde in der Stadt Soest mit der IoT-Plattform der items im Rahmen des Projekts der Bürgerwolke umgesetzt. Hierfür wurden 100 Low-Cost-Sensoren in der Stadt verbaut, um Informationen über Niederschläge, Windstärke und Globalstrahlung zu erfassen. Die Daten sollen zur Optimierung der Stadtplanung im Zuge des Klimawandels genutzt werden.
LoRaWAN-Anwendungsfall: Mikroklimamanagement Teil 1LoRaWAN-Anwendungsfall: Mikroklimamanagement Teil 2
LoRaWAN-Anwendungsfall Nr.6: Bodenfeuchtemessung
Die Zunahme von Hitzeperioden stellt eine zunehmende Herausforderung für Grünanlagen und Bäume im Stadtgebiet dar. Über Informationen, welche Pflanzen und Bäume am meisten unter der Trockenheit leiden, verfügen die Städte aber in der Regel nicht. Dabei sind die Kosten für Baumsetzlinge nicht unrelevant und können schnell einen vierstelligen Betrag pro Baum erreichen. Ein Monitoring relevanter Punkte im Stadtgebiet hinsichtlich des Status der Bodenfeuchte kann mit dem Einsatz von Bodenfeuchtemesssystemen, die LoRaWAN unterstützen, erreicht werden. Dies wurde z. B. von den Stadtwerken Bielefeld umgesetzt, die 2 Sensoren in der Bielefelder Promenade installiert haben sowie 13 weitere an 7 Standorten in der Stadt, um die Bodenfeuchtigkeit und auch die -temperatur zu überwachen. Für einen Rollout werden ca. 100 Sensoren an 50 Standorten benötigt. Die Datenübermittlung erfolgt täglich, so dass die Stadt schnell einen Überblick darüber erhält, an welchen Stellen eine Bewässerung der Bäume und Grünanalgen erforderlich ist. Die Folgen sind ein gezielter Einsatz der städtischen Mitarbeiter und eine Bewässerung an den kritischen Stellen in der Stadt.
LoRaWAN-Anwendungsfall: Bodenfeuchtemonitoring
LoRaWAN-Anwendungsfall Nr.7: Gewässermonitoring
Das Gewässermonitoring ist ein weiterer LoRaWAN-Anwendungsfall. Durch steigende Temperaturen können Gewässer umkippen, auch Schadstoffen im Gewässer z. B. durch die Landwirtschaft, schaden ihnen. In solchen Fällen kann ein Monitoringsystem bei der Überwachung der Gewässer helfen. Ein Beispiel wurde von der items GmbH mit der Stadt Münster im Rahmen des Aasee-Monitorings umgesetzt. Nachdem im Jahr 2018 der Aasee auf Grund starker Temperaturen umkippte und ein Fischsterben mit mehr als 20 Tonnen toter Fisch auslöste, wurde gemeinsam mit der Stadt Münster und weiteren Sponsoren ein System zur Überwachung des Aasees auf LoRaWAN-Basis installiert. Hierzu zählt u. a. die Überwachung der Temperatur, des Sauerstoffgehalts, der Trübung und etlicher weiterer Parameter hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung.
Neben der Überwachung von Gewässern ist das Monitoring von Grundwassermessstellen mittels LoRaWAN-Pegelsonden ein weiterer LoRaWAN-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.
Um eine bessere Datenbasis zu erhalten, welche Auswirkungen z. B. der Klimawandel mit zunehmender Trockenheit auf die Messstellen hat, bietet sich der Einsatz von LoRaWAN-Pegelsonden an. Diese können die Höhe des Wasserstands, die Wassertemperatur und ggf. 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.
Ein klassischer Smart City LoRaWAN-Anwendungsfall stellt die Überwachung von Bienenstöcken dar. Da die Bienenstöcke meist über ein größeres Gebiet verteilt sind und der Imker sie regelmäßig überprüfen muss, bietet sich eine Überwachung mittels LoRaWAN-Sensorik an. Maßgebliche Werte sind die Temperatur im Bienenstock sowie das Gewicht. Bienen benötigen eine konstante Temperatur, um im Bienenstock überleben zu können. Die Waage zur Erfassung des Gewichts gibt u. a. Aufschlüsse über die An- und Abwesenheit der Bienen sowie die Honigproduktion und somit auch deren Gesundheitszustand. Der LoRaWAN-Anwendungsfall des digitalen Bienenstocks eignet sich dafür, aktiv das Thema Umweltschutz voranzutreiben. Über die genauen Umsetzungsmöglichkeiten und Mehrwerte erfahrt ihr in unserem bereits veröffentlichten Blogbeitrag zum digitalen Bienenstock.
Einer der üblichen LoRaWAN-Anwendungsfälle ist das Monitoring von Trafostationen im Verteilnetz eines Stadtwerks. Ähnlich wie Fernwärmenetze sind Netzbetreiber auf der Ebene des Verteilnetzes 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 z. B. Ladeinfrastruktur für E-Autos jedoch zunehmend auf den unteren Spannungsebenen, weswegen eine höhere Informationsbasis gerade auch mit Blick auf die Netzplanung erforderlich ist.
Eine Datenbasis schaffen beispielsweise intelligente Messsysteme. Diese Daten reichen jedoch nicht aus, da nur eine geringe Anzahl von Haushaltskunden ein intelligentes Messsystem bekommen wird. Auch 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. Ein Beispiel haben wir in einem separaten Blogbeitrag zum Netztrafo Node von Acafl BFi vorgestellt.
Außerdem 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, allein schon wenn eine Überwachung der Kurzschlussanzeiger erfolgt und ein gezieltes Anfahren der Station möglich ist.
LoRaWAN-Anwendungsfall: Trafostationsmonitoring
Fazit
Wie an diesem Blogbeitrag ersichtlich wurde, ist die Umsetzungsvielfalt für LoRaWAN-Anwendungsfälle groß und reicht von der internen Prozessoptimierung bis zu Smart City-Anwendungsfällen. Die hier vorgestellten Anwendungsfälle können von EVU umgesetzt werden. Es existieren jedoch auch eine Vielzahl weiterer Anwendungsfälle für Sie. Es sollte beim Infrastrukturaufbau aber nicht die Erwartungshaltung bestehen, diese mit einem LoRaWAN-Anwendungsfall finanzieren zu wollen. Vielmehr ist die Infrastruktur als Ausgangsbasis zu sehen, auf der eine Vielzahl von Anwendungsfällen umzusetzen sind, wobei jeder Anwendungsfall seinen Beitrag zur Finanzierung leisten muss. Über die Möglichkeiten des Aufbaus eines LoRaWAN-Geschäftsmodells haben wir bereits in unserem Blogbeitrag LoRaWAN Geschäftsmodell – Die Möglichkeiten im Überblick berichtet.
Bei Fragen und Anregungen zu den einzelnen LoRaWAN-Anwendungsfällen sprecht uns gerne an. Wenn ihr Ideen für einen völlig neuen Einsatz habt und einen Umsetzungspartner benötigt, stehen wir gerne mit unserer Expertise zur Verfügung. Sollte euch der Blogbeitrag gefallen haben abonniert gerne unseren Blog.
LoRaWAN in der Netzleistelle zur Realisierung eines intelligenten Energieversorgungsnetzes ist längst kein abstraktes Thema in der Branche mehr. Immer mehr EVUs begeben sich auf den Weg, ihre neugewonnenen Informationen in die jeweiligen Fachsysteme zu integrieren. Neben der Abrechnung von LoRaWAN-Zählern stellt die Netzleitwarte eines Stadtwerks ein präferiertes System da. Hierbei soll LoRaWAN als Übertragungstechnik dazu dienen, den Transformationsprozess des Energieversorgungsnetzes hin zu einem Smart Grid zu unterstützen.
Die Netzleitstelle als Herzstück zur Überwachung und Steuerung des Energieversorgungsnetzes nimmt dabei eine zentrale Rolle ein. Die erhobenen Daten aus dem LoRaWAN-Netz werden dem Mitarbeiter in der Leitwarte für eine bessere Entscheidungsgrundlage zur Verfügung gestellt. Die Ableitung von Maßnahmen soll so besser und einfacher getroffen werden können. Doch es stellt sich grundsätzlich die Frage, wie eine Integration von Messwerten aus dem LoRaWAN-Netz in die Netzleitstelle erfolgt und welche Daten dort überhaupt visualisiert werden sollten. Da viele vor Projekten rund um das Thema Netzleitwarte auf Grund der hohen Komplexität oder Sicherheitsbedenken zurückscheuen, wollen wir einen Blick darauf werfen, welche Fragestellungen zu klären sind und wie ein solches Projekt umgesetzt werden kann. Ausgangspunkt sind jedoch die technischen Voraussetzungen, weswegen wir zuerst einen Blick auf die Grundlagen der Fernwirktechnik und die notwendige IT-Architektur werfen:
Fernwirktechnik: Was sind die Grundlagen?
In der Vergangenheit und auch noch heute erfolgt die Anbindung von Assets in die Netzleitwarte oft über klassische Fernwirktechnik. Dabei stellt die Fernwirktechnik einen Teil der Netzleittechnik dar, der die Messungs-, Steuerungs- und Regelungstechnik umfasst. In der Fernwirktechnik ist zwischen der Überwachungs- und Steuerungsrichtung zu unterscheiden. Diese sind abhängig vom Blickwinkel des Betrachters, sprich dem Mitarbeiter in der Netzleitwarte. Aus Blickrichtung des Betrachters spricht man von der Steuerungsrichtung. Aus der Perspektive zum Betrachter hin, hingegen von der Übertragungsrichtung.
Die Fernwirktechnik besteht im Allgemeinen aus einem zu überwachenden Objekt, das mittels eines Fühlers überwacht wird. Der Fühler greift physikalische Größen wie z. B. den Druck oder Temperaturwert des Assets ab und wandelt den analogen Messwert mittels eines Umformers in einen digitalen Messwert um. Standardschnittstellen sind hier z. B die 0-20 mA- oder 4-20 mA-Schnittstelle. Über einen Verstärker erfolgt die Übertragung des digitalen Messwerts zu einem zweiten Umformer, der den digitalen Messwert zurück in einen analogen Messwert übersetzt und der Netzleitstelle zur Verfügung stellt. Der Mitarbeiter kann sich dann die Information des Objekts in der Netzleitstelle anzeigen lassen und ggf. Steuerungsbefehle ausgeben, sofern das Objekt über eine entsprechende Steuerungseinheit verfügt.
Grundlagen der Fernwirktechnik
Hier stellt sich nun die Frage, wie eine Integration von LoRaWAN in der Netzleitstelle erfolgen kann und wie auf den bereits bestehenden Erfahrungen im Bereich der Fernwirktechnik aufgesetzt werden kann. Hierzu werfen wir einen ersten Blick auf die notwendige IT-Architektur:
IT-Architektur: LoRaWAN in der Netzleistelle
Bei der Integration eines Objekts mittels LoRaWAN in die Netzleitwarte ist wie auch in der Fernwirktechnik ein geeigneter Fühler auszuwählen. Der LoRaWAN-Sensor stellt dabei den Fühler dar. Dieser wandelt die analogen Messwerte in digitale Messwerte um. Alternativ können auch bereits bestehende digitale Messwerte abgegriffen werden und über eine LoRaWAN-Bridge in das „LoRaWAN-Format“ übersetzt werden, wie dies in der folgenden Abbildung dargestellt ist.
Der LoRaWAN-Sensor als Fühler ist zur Übertragung der Messwerte in das LoRaWAN-Netz eingebunden. Dieses übernimmt die Rolle des Verstärkers zum Transport der Messwerte und besteht aus dem LoRaWAN-Gateway und dem LoRaWAN-Netzwerk-Server (LNS). Die Informationen werden an den Data-Hub, die IoT-Plattform, übertragen. Dort findet die Entschlüsselung der LoRaWAN-Messwerte statt. Über eine integrierte Schnittstelle im Data-Hub erfolgt dann eine Übersetzung der Messwerte in das IEC-104-Protokoll. Dabei handelt es sich um ein standardisiertes Protokoll, das in der Fernwirktechnik eingesetzt wird und von der Netzleitstelle verarbeitet werden kann. Das Protokoll gibt bestimmte Arten bzw. Typen von Messwerten vor, die übertragen werden können. In diesem Beispiel sind dies die Typen 1,2 und 13.
Bei der Schnittstelle im Data-Hub handelt es sich um einen IEC-104-Slave, der mit einem IEC-104-Master aus der Netzleitwarte verbunden ist, da Netzleitwarten nach dem Master-Slave-Prinzip arbeiten. Hierfür muss eine Verbindung zwischen dem Master und dem Slave (Master-Slave-Prinzip) hergestellt werden. In unserem Beispiel steht der Data-Hub mit dem 104-Slave im kommunalen Rechenzentrum der items GmbH und der Master im Rechenzentrum des Kunden. Zur Sicherstellung einer sicheren Verbindung ist ein VPN-Tunnel zwischen Master und Slave installiert. Eine Anpassung der Firewallregeln ist hierfür notwendig.
Nachdem eine Verbindung zwischen Master und Slave hergestellt ist, müssen beide aufeinander abgestimmt werden. Nach erfolgter Konfiguration ist nun eine Einrichtung von Sensoren im Data-Hub-LoRaWAN möglich. Zur Übertragung der Messwerte sind die Sensoren mit dem IEC-104-Slave im Data-Hub zu verknüpfen. Die Netzleitwarte kann sich dann über den IEC-104-Master die Daten über das Pullprinzip abholen. Zuletzt erfolgt eine Weiterleitung der Messwerte über den Master per LAN-Verbindung in die Verbunds- bzw. Netzleitstelle.
IT-Architektur
Anwendungsfälle: Welche gehören in die Netzleitstelle?
Auf dem ersten Blick ist man schnell dazu verleitet, möglichst alle Informationen in der Netzleitwarte zu visualisieren. Von Strom- und Spannungsmessungen an Trafostationen und KVS-Schränken über jegliche Assets im Bereich der Gas- und Wasserversorgung wie in der Fernwärme. Bevor dies jedoch erfolgt, sollte zuerst eine Analyse und Grundsatzentscheidung getroffen werden, welche Messwerte in die Netzleitwarte gehören und welchen Mehrwert diese liefern sollen. Im Allgemeinen ist die Frage zu beantworten: Handelt es sich um Messwerte, die für ein Live-Monitoring notwendig sind oder eher um Messreihen zur Planung und Optimierung des Energieversorgungsnetzes? Viele Messwerte werden oft nur zu Planungs- oder strategischen Optimierungszwecken benötigt, weswegen eine Integration nicht erforderlich ist. Im Fokus sollten daher Messwerte stehen, die dem Live-Monitoring dienen und die Entscheidungsfähigkeit des Mitarbeiters unterstützen. Schalthandlungen sollten dabei nicht umgesetzt werden, da die Latenzzeit und Zuverlässigkeit von LoRaWAN zu gering ist, um eine sachgerechte Umsetzung von Steuerungsbefehlen zu gewährleisten.
In der Praxis handelt es sich um Anwendungsfälle, die eher Entscheidungen in der Netzleitwarte betreffen und die die Handlungsfähigkeit der Mitarbeiter beschleunigen, deren Ausfall aber nicht den Betrieb des Energieversorgungsnetzes gefährdet. Ein klassisches Beispiel stellen Schleppzeiger dar. Wird ein Schleppzeiger mittels eines LoRaWAN-Sensors überwacht und ausgelöst, erhält der Mitarbeiter die Information sofort in der Netzleitwarte. Da der Standort der Fehlermeldung bekannt ist, kann der Monteur gezielt den Fehlerort ansteuern. Die Störung kann deutlich schneller behoben werden, da nicht ggf. jede Ortsnetzstation einzeln abgefahren werden muss. Das Q-Element kann so deutlich gesteigert werden. Sollte der LoRaWAN-Sensor ausfallen, stellt dies aber keine Gefährdung des Betriebs dar, weil zur Not wie früher jede Ortsnetzstation einzeln angefahren werden kann.
Daher haben sich in der Praxis verschiedene Anwendungsfälle über die einzelnen Sparten durchgesetzt. Hierzu zählt z. B. neben der Überwachung von Schleppzeigern, das Monitoren von Kurzschlussanzeigern, die Überwachung von Sicherheitsabsperrventilen (SAV) bei Gasdruckregelstationen, das Monitoren von Fernwärmeschlechtpunkten oder die Strom- und Spannungsüberwachung netzrelevanter Trafostationen.
ISO 27001: Ist LoRaWAN in der Netzleitstelle erlaubt?
Da es sich bei der Netzleitstelle um einen Teil der kritischen Infrastruktur handelt, ist die Sicherheit ein wesentliches Kriterium. Hierfür hält jeder Netzbetreiber ein eigenes Informationssicherheitskonzept nach der ISO 27001 vor. Da mit der Integration von LoRaWAN in der Netzleitstelle aktiv in das System eingegriffen wird, sind immer auch die Auswirkungen auf das Sicherheitskonzept zu berücksichtigen.
Ob eine Anpassung des Informationssicherheitskonzepts nach ISO 27001 notwendig ist, muss immer im Einzelfall geprüft werden. Eine Pauschalaussage ist an dieser Stelle nicht möglich, da auch der Scope des Konzepts entscheidend ist. In vielen Fällen wird der Scope erst berührt, wenn über LoRaWAN auch Schalthandlungen realisiert werden würden. Dies ist aber in den meisten Fällen nicht der Fall und auf Grund der technischen Eigenschaften von LoRaWAN selten ratsam.
Da die LoRaWAN-Messwerte eher den Entscheidungsprozess des Mitarbeiters fördern, im Falle einer Nichtverfügbarkeit der Daten aber nicht den Netzbetrieb gefährden, ist eine Anpassung des Konzepts meist nicht notwendig. Allerdings haben manche Netzbetreiber ihren Scope soweit gefasst, dass schon die bloße Existenz der Information ausreicht, die Entscheidung eines Mitarbeiters zu verändern, sodass dies auch im Informationssicherheitskonzept zu berücksichtigen ist. In diesem Fall ist eine Risikobetrachtung und -bewertung durchzuführen. Zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen könnten im Einzelfall die Folge sein, die einen Einsatz von LoRaWAN in der Netzleitstelle nicht verhindern.
Projektumsetzung: Worauf kommt es an?
Bei Projekten rund um die Netzleitwarte haben viele Projektmanager und Beteiligte oft Bedenken, was die Umsetzung angeht. Zum einen besteht eine hohe Komplexität hinsichtlich der Integration der Projektbeteiligten, da eine Vielzahl von Mitarbeitern mit unterschiedlichem Know-how notwendig sind. Zum anderen müssen die Fragen hinsichtlich der IT-Sicherheit ausreichend beantwortet werden, um die Fachabteilung erfolgreich einzubinden. Hinzu kommt die Problematik des unterschiedlichen inhaltlichen Verständnisses der Beteiligten. Hinzu können Kommunikationsprobleme kommen, die aus einem unterschiedlichen Wording entstehen. So können z. B. Mitarbeiter aus der Fernwirktechnik unter dem Begriff Master-Slave etwas komplett anderes verstehen als die Mitarbeiter aus der IT, welche die Firewallregeln anpassen. Aus diesem Grund ist die Grundvoraussetzung, dass die notwendigen Wissenträger eingebunden sind und in diesem Fall bereits ein LoRaWAN-Netz besteht sowie der Data-Hub bereits im Einsatz ist. Zur Integration von LoRaWAN in die Netzleitstelle sollte daher im ersten Schritt der IEC-104-Slave im Data-Hub installiert und konfiguriert werden. Im Anschluss erfolgt die Installation des VPN-Tunnels. Die Verbindung zwischen dem IEC-104-Slave im Data-Hub und dem IEC-104-Master der Netzleitstelle sollte dann über ein Ping-Signal getestet werden, um die Funktionsfähigkeit des VPN-Tunnels zu gewährleisten.
Ist der VPN-Tunnel einsatzfähig, kann die Konfiguration des IEC-104-Slave und -Master erfolgen. Hier bietet es sich an, direkt mit einem Testsensor die Konfiguration auszuprobieren. Ist die Konfiguration abgeschlossen, kann die Verbindung vom Data-Hub zur Netzleitstelle für weitere Sensoren genutzt werden. Die Umsetzung der Anwendungsfälle kann somit starten.
In der Praxis wird für ein Projekt dieser Art ein Zeitraum von 1 bis 3 Monaten benötigt. Die Zeitspanne ist abhängig vom IoT-Wissen des Kunden, der Anzahl der eingebundenen Dienstleister und der Größe des Personenkreises. Gerade bei einer hohen Dienstleisterdichte und vielen Projektbeteiligten besteht ein hoher Abstimmungsbedarf, der zu einer längeren Projektumsetzung führt. Hierbei stellten in laufenden Projekten eine ausreichende Kommunikation, die Einführung eines einheitlichen Wordings, das alle Projektbeteiligten verstehen, und die Anpassung der Firewallregeln, wenn mehrere Dienstleister integriert waren, die größten Herausforderungen dar. Je nach Komplexität liegt ein solches Projekt bei zwischen 10 bis 20 Personentagen. Zusätzliche Anpassungen in der Netzleitwarte durch den Hersteller der Netzleitwartensoftware und Aufwände für eine mögliche Anpassung des ISMS nach ISO 27001 sind in dieser Kalkulation nicht enthalten.
Projektstruktur zur Integration von LoRaWAN
Fazit: LoRaWAN in der Netzleitstelle
Die Integration von LoRaWAN in der Netzleitstelle stellt aus heutiger Sicht kein großes Problem mehr da. Die Technik ist mittlerweile so weit, dass eine Integration problemlos möglich ist. Die Komplexität und Aufwände sind nicht höher als bei anderen, heute üblichen IT-Projekten. Durch die Integration von Messwerten in der Netzleitwarte wird den Mitarbeitern die Möglichkeit gegeben, die Informationen aus dem LoRaWAN-Netz direkt im eigenen Fachsystem zu nutzen. Ein Zugriff auf den Data-Hub und somit ein Medienbruch für den Mitarbeiter ist somit nicht mehr nötig. Durch die Verbesserung der Prozesseffizienz im Netzbetrieb ist von einer schnellen Amortisation der Kosten auszugehen. Durch die Steigerung des Q-Elements, z. B. durch das Überwachen von Schleppzeigern, und einer schnelleren Störungsbehebung können finanzielle Mehrwerte schnell gehoben werden. Hinzu kommt eine generelle Zeitersparnis für die eigenen Mitarbeiter, da die Anzahl des Personals bedingt durch den demographischen Wandel stetig abnimmt.
Zur Umsetzung eines sog. Smart Grids wird es jedoch nicht ausreichen, nun sämtliche Anwendungsfälle auf LoRaWAN zu realisieren und in die Netzleitwarte zu integrieren. LoRaWAN stellt in diesem Kontext nur ein zusätzliches Werkzeug dar, das die Transformation des Energieversorgungsnetzes unterstützt. Vielmehr ist in der Zukunft von einem Technologie-Mix auszugehen, bei dem sowohl kabelgebundene Lösung per Glasfaser, als auch Funklösungen wie LoRaWAN, 450 MHz oder NB-IoT zum Einsatz kommen.
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Seit März 2021 ist die Frequenz von 450 MHz für die Nutzung von kritischer Infrastruktur vergeben. Damit hat die Bundesnetzagentur einen Startschuss für den Aufbau eines deutschlandweiten 450 MHz Funknetzes gegeben, auf den ein Großteil der Branche schon lange wartet. Die Beweggründe dafür lagen im Bedarf nach einer sicheren, robusten und breitbandigen Technologie, die den neuen Anforderungen des Stromnetzes gewachsen ist. Da die 450 MHz Technologie genau diesen Ansprüchen genügte und bislang in Deutschland kaum genutzt wurde, rückte die Technologie in den Fokus der Branche.
Die Digitalisierung von Infrastrukturkomponenten steht noch am Anfang. LoRaWAN war der Beginn, der 450-MHz-Ausbau wird das Ganze massiv treiben.
Alexander Sommer, Leiter Innovation und Transformation bei der items GmbH
Im Interview mit der ZfK beantwortet Alexander Sommer grundlegende Fragen, vor denen jetzt viele Energieversorger, Netzbetreiber und Messstellenbetreiber stehen. Für welche unterschiedlichen Einsatzzwecke sind LoRaWAN und die 450 MHz-Technologie geeignet? Welche Herausforderungen ergeben sich für Unternehmen, die die neue Technologie nutzen wollen? Ab wann sollte man sich aktiv mit der neuen Technologie auseinandersetzen und wie? Welche praktischen Anwendungsfälle gibt es bereits in der Entwicklung?
In der Energiewirtschaft haben Unternehmen als Letztverbraucher die Möglichkeit sich von unterschiedlichen Steuern, Abgaben und Umlagen befreien zu lassen, wenn diese bestimmten Voraussetzungen erfüllen. Hierzu zählt u.a. die Befreiung von der EEG-Umlage bei stromintensiven Betrieben. Mit der nun verpflichtenden Drittmengenabgrenzung ab dem 01.01.2022 verfolgt der Gesetzgeber das Ziel, dass ausschließlich privilegierte Strommengen des Unternehmens von den Abgaben und Umlagen befreit sein sollen. Daher ist eine Drittmengenabgrenzung erforderlich, welche die privilegierte kWh von der nichtprivilegierten kWh trennt. Sprich leitet das privilegierte Unternehmen Strom an einen Dritten auf seinem Werksgelände weiter, darf diese Strommenge nicht von den Vergünstigungen profitieren. Hierzu könnten z. B. untervermietete Büroflächen auf dem Werksgelände des privilegierten Unternehmens zählen. Aus diesem Grund sieht der Gesetzgeber eine Abgrenzungspflicht der Strommengen vor.
Insgesamt können Unternehmen unterschiedliche Entlastungen und Begünstigungen bei gesetzlichen Steuern, Abgaben, Umlagen oder Netznutzung in Anspruch nehmen. Hierzu zählen u.a.:
Die Reduktion der Netzumlagen (KWKG-, §19-StromNEV-, Offshore-Netzumlage),
Die Stromsteuerentlastung,
EEG-Umlage-Privilegien, sei es nach der besonderen Ausgleichsregelung oder bei der Stromeigenerzeugung
Atypische oder stromintensive Netznutzung nach § 19 Abs. 2 StromNEV
Die Vergünstigung können allerdings nur dann in Anspruch genommen werden, wenn der Strom durch das privilegierte Unternehmen selbst verbraucht wird. Hierfür sind die Energiemengen genau zu erfassen. Erfolgt dies nicht droht dem Unternehmen der Entzug der Privilegien, im schlimmsten Fall sogar eine Rückzahlung bereits gewährter Vergünstigungen. Aus diesem Grund muss das Unternehmen ein Konzept entwickeln diese Strommengen genau zu erfassen. Im ersten Schritt gilt es jedoch die relevanten Drittmengen zu finden.
Für eine erfolgreiche Drittmengenabgrenzung sind die relevanten Strommengen und Verbraucher zu identifizieren bevor es an die Entwicklung eines geeigneten Messkonzepts geht. Im ersten Schritt ist zu klären, ob im Rahmen des Strombezugs oder der Stromeigenerzeugung Privilegien geltend gemacht werden. Des Weiteren ist die Art des Privilegs zu klären. Handelt es sich um eine Vergünstigung im Rahmen der Steuererleichterung, der Abgaben, Umlagen oder der Netznutzung? Des Weiteren ist zu identifizieren, ob eine Weiterleitung von Strommengen an Dritte innerhalb des Betriebs erfolgt. Daneben sind potentielle Anlagen zu identifizieren, welche durch Dritte betrieben werden. Außerdem sind die Strommengen abzugrenzen, welche der Bagatellgrenze unterliegen.
Bei einem Betrieb von Erzeugungsanlagen ist zu klären, welche Person die Rolle des Betreibers annimmt. Nach dem EEG (§ 3 Nr. 33 EEG) ist derjenige Betreiber der Anlage, welcher:
die tatsächliche Sachherrschaft über die elektrischen Verbrauchsgeräte ausübt,
ihre Arbeitsweise eigenverantwortlich bestimmt und
das wirtschaftliche Risiko trägt.
Für die Übernahme der Betreiberrolle nach dem EEG müssen alle drei Kriterien erfüllt sein. Eine gute Unterstützung bei der Identifizierung der unterschiedlichen möglichen Szenarien bietet der Leitfaden Messen und Schätzen und der Leitfaden zur Eigenversorgung der BNetzA.
Drittmengenerfassung per Messkonzept
Zur Sicherstellung der Drittmengenabgrenzung hat das privilegierte Unternehmen ein Messkonzept zu entwickeln. Das Messkonzept hat sicherzustellen, dass alle relevanten Drittmengen erfasst werden. Durch die Abgrenzung der Drittmengen über ein Messkonzept erfüllt das Unternehmen die Nachweispflichten gegenüber der Behörde und Netzbetreiber und kann über das Jahr 2022 hinaus seine Privilegien in Anspruch nehmen. Die meisten Netzbetreiber haben in diesem Kontext bereits im Jahr 2021 die betroffenen Unternehmen angeschrieben. Sollte dies nicht der Fall sein, hat das Unternehmen trotzdem die Umsetzungspflicht zur Drittmengenabgrenzung bis zum 01. Januar 2022 umzusetzen. Die Entwicklung und Umsetzung des Messkonzeptes obliegt dem privilegierten Unternehmen.
LoRaWAN-Geschäftsmodell Submetering
Für Unternehmen stellt sich im Rahmen der Drittmengenabgrenzung die Frage, wie das Messkonzept technisch realisiert werden könnte. Dabei ist der Einsatz eines geeichten und zertifizierten Zählers Pflicht. An dieser Stelle bietet es sich an auf die LoRaWAN-Technologie zurückzugreifen. Da es sich bei dem Messkonzept um ein Submeteringkonzept zur Erfassung von Drittmengen handelt ist der Einsatz eines intelligenten Messsystems nicht zwingend vorgesehen. In unserem Blogbeitrag LoRaWAN-Metering – Wann ist das intelligente Messsystem Pflicht berichten wir über die aktuellen regulatorischen Regelungen im Kontext des Meterings.
Zur Umsetzung des Messkonzeptes bietet es sich an eine Fernauslesung der Zähler mittels LoRaWAN zu realisieren. So erspart sich das privilegierte Unternehmen die regelmäßige, analoge Ablesung der Drittstrommengen. Außerdem werden durch die automatisierte Übertragung der Verbrauchswerte in das entsprechende Fachsystem die Werte revisionssicher gesichert und können über der Behörde und dem Netzbetreiber nachgehalten werden. Im LoRaWAN Hardwareökosystem sind bereits heute eine Vielzahl geeichter und somit zugelassener Zähler verfügbar, so dass eine Umsetzung des Messkonzepts direkt erfolgen kann.
Für viele EVUs bietet es sich in der Rolle des Energiedienstleisters an den Firmen bei der Umsetzung und Realisation der Drittmengenabgrenzung im Zuge des Submeteringkonzepts zu unterstützen. Dies kann z. B. über die Rolle des intelligenten Messstellenbetreibers erfolgen, welcher dem Unternehmen seine Dienstleistung anbietet und so zusätzliche Erlöse außerhalb der Preisobergrenze (POG) erzielen kann. Da viele EVUs bereits über eine LoRaWAN-Infrastruktur verfügen kann die Auslesung über die Infrastruktur des EVU erfolgen.
Mit der verpflichtenden Umsetzung der Messkonzepte zur Drittmengenabgrenzung hat der Gesetzgeber für EVUs ein attraktives Geschäftsmodell geschaffen mit dem eigenen LoRaWAN-Netz nicht nur intern Kosten einzusparen, sondern auch zusätzliche Erlöse zu erzielen. Allerdings heißt es für EVUs, welche sich dem Geschäftsmodell Drittmengenabgrenzung per LoRaWAN widmen wollen nun sich zu beeilen, da die Frist zur Umsetzung bis zum 1. Januar 2022 sehr kurz ist. Da das Thema jedoch die Kernkompetenzen eines jeden EVUs bedient, ist eine ernsthafte Auseinandersetzung mit dem Thema ratsam. Bei Fragen zu diesem Blogbeitrag meldet euch gerne. Wenn euch der Artikel gefallen hat, abonniert gerne unseren Blog.
items entwickelt zusammen mit der RheiNet GmbH Warteschlangenanzeige auf Basis von LoRaWAN
Münster, 09.07.2021
Zu den Stoßzeiten stauten sich die Autos vor dem Werkstoffhof der Stadt Rheine, was nicht nur längere Wartezeiten für die Kunden, sondern auch den Verkehrsfluss auf der Bundesstraße behinderte. Spätestens seit der Corona-Pandemie und den damit verbundenen verstärkten Zutrittsbegrenzungen wird der Wertstoff in Rheine nicht der einzige mit diesem Problem gewesen sein. Um langen Warteschlangen am Wertstoffhof entgegenzuwirken, haben die Technischen Betriebe Rheine, gemeinsam mit der RheiNet GmbH und der items GmbH aus Münster eine Lösung auf Basis von LoRaWAN entwickelt. Seit Anfang Juni findet sich auf der Website der Technischen Betriebe Rheine eine Warteschlangenanzeige, die grafisch den Stau vor der Einfahrt des Wertstoffhofes anzeigt und eine geschätzte Wartezeit angibt.
Zur Ermittlung dieser Daten werden LoRaWAN-Sensoren eingesetzt, die in der Straße eingelassen wurden und erkennen, ob sich an einer bestimmten Stelle ein Fahrzeug befindet oder nicht. Die Sensoren übertragen die Information über das von der RheiNet GmbH errichtete und betriebene LoRaWAN-Netz. Die Sensordaten ermöglichen durch eine passende Logik eine Einschätzung der Wartezeit.
Die Hoffnung ist es, den Stau vor dem Wertstoffhof zu verringern. „Dieser konnte an stark frequentierten Tagen zu einem Problem werden, unter anderem da sich die wartenden Autos teilweise bis auf die Bundesstraße stauten“, so Manfred Ventker, Geschäftsführer der RheiNet GmbH. Diesem Problem soll durch die neu geschaffene Möglichkeit entgegengewirkt werden. „Auch zukünftig möchten wir in Rheine neue Technologien einsetzen, um die Stadt mit ihren angrenzenden Gebieten noch lebenswerter zu machen“, so der Geschäftsführer.
Für die Zukunft sind in Rheine weitere Digitalisierungsprojekte geplant, welche auf der LoRaWAN-Technologie aufbauen. So befindet sich aktuell ein Projekt zur Umsetzung der Fernauslesbarkeit der Grundwassermessstellen per LoRaWAN in der Umsetzung, um eine bessere Datenbasis über die Entwicklung der Grundwasserstände zu erhalten. Die neugewonnenen Informationen sollen zur Weiterentwicklung des Wassernetzes, aufgrund der neuen Herausforderungen des Klimawandels und der zunehmenden Hitzeperioden, beitragen. Ein weiteres Projekt, welches sich derzeit in der Umsetzung befindet, ist die bedarfsorientierte Bewässerung von Blumenbeeten durch den Einsatz von Feuchtigkeitssensoren. Dies spart zukünftig Wege und Wasser durch eine effizientere Bewässerung.
Die items GmbH, mit Hauptsitz in Münster und vier weiteren Standorten, ist ein Beteiligungsunternehmen mehrerer Stadtwerke. Das Unternehmen bietet den IT-Infrastrukturbetrieb, die Einführung, Betreuung und Weiterentwicklung von Anwendungssystemen und Prozess-Services an. Zudem unterstützt items viele Stadtwerke bei der Digitalisierung von Städten und Regionen (Smart City).
Mit dem anspruchsvollen Motto “In 150 Minuten zum eigenen LoRaWAN-Netz” treten wir gemeinsam mit dem Netzwerk Energiewirtschaft – Smart Energy der EnergieAgentur.NRW in bewährter Manier an, um Ihnen möglichst effizient die verschiedenen Facetten des LoRaWAN-Netzaufbaus näher zu bringen. Mit maximal 20 Teilnehmern von Stadtwerken und Energieversorgungsunternehmen schaffen wir den idealen Rahmen für einen Intensivworkshop, in dem gemeinsam der Aufbau von LoRaWAN-Netzen erarbeitet werden soll. Vorerfahrungen sind hier durchaus sinnvoll, da wir besonders über die Spezialthemen von LoRaWAN, also der Netzplanungen, Reichweitentests, Betriebskonzepte und perspektivisch über Geschäftsmodelle sprechen wollen.
Die Teilnahme an der Veranstaltung ist kostenfrei.
Das intelligente Messsystem und LoRaWAN – Ein Duo mit Zukunft?
„Aber dürfen wir hier überhaupt einen LoRaWAN-Zähler einbauen oder müssen wir ein intelligentes Messsystem verwenden? Was ist hier regulatorisch eigentlich möglich?“. Dies sind wohl die häufigsten Fragen in jedem LoRaWAN- bzw. IoT-Projekt, wenn es um das Thema LoRaWAN-Metering geht. Die Frage, ob eine Einbaupflicht intelligenter Messsysteme besteht, ist keine unbegründete, da bei einem Regelverstoß im Zweifel ein Ausbau des LoRaWAN-Zählers notwendig wird oder die Abrechnung nicht eichrechtskonform ist. Doch die Technologie pauschal auszuschließen, ist ebenfalls keine Lösung, da der Einsatz im operativen Betrieb aus technischer, aber auch kaufmännischer Sicht interessant sein kann. Aus diesem Grund wollen wir mit diesem Blogbeitrag einmal Licht ins Dunkel bringen und darstellen, an welchen Stellen der Einbau eines intelligenten Messsystems verpflichtend ist und wo nicht.
Der erste Gedanke, Zähler mit LoRaWAN auszulesen, fällt oft auf die Sparte Strom. Hier stellt sich aber schnell heraus, dass die Umsetzung am schwierigsten ist. Grundsätzlich gilt, dass der Einsatz eines intelligenten Messsystems nach dem MsbG grundsätzlich Pflicht ist, wenn es sich um abrechnungsrelevante Zähler handelt §1 MsbG ff. Durch die Einbindung des abrechnungsrelevanten Zählers in ein LoRaWAN-Netz handelt es sich aus Sicht des MsbG um die Einbindung in ein Kommunikationsnetz. In diesem Fall sind die Mindestanforderungen des MsbG einzuhalten. Eine Abrechnung von Stromzählern im Bereich LoRaWAN ist somit nicht möglich.
Ein Einsatz der LoRaWAN-Technologie zur Fernauslesung von Stromzählern ist damit aber nicht ganz ausgeschlossen. Beispielsweise ist die Ablesung im Bereich des Submeterings zulässig, sofern keine Abrechnung der Energiemengen erfolgt. So können zur Umsetzung eines Energiemanagements nach ISO 50001 zur internen Prozessoptimierung Zähler mit LoRaWAN ausgelesen werden. Ebenso intern verbaute Zähler in Stromnetzen, wie z. B. an Transformatoren, um die Prozesse innerhalb eines EVUs zu etablieren. Eine Abrechnung für diese Zähler findet aber nicht statt.
Zur Abrechnung von Stromzählern im Rahmen der jährlichen Turnusablesung für Haushaltskunden unter 6.000 kWh Jahresverbrauch und Mieterstromprojekten findet man Aktivitäten im „Graubereich“. So bieten einzelne Stadtwerke den Haushaltskunden einen LoRaWAN-Zähler zur Abrechnung an. Hier findet jedoch im offiziellen Sinne keine Abrechnung statt, sondern eine monatliche Anpassung des Abschlags. Die Abrechnung erfolgt wie gewohnt jährlich, wobei der Kunde den Ablesewert im Rahmen einer Kundenselbstauslesung bestätigt. Das Vorgehen ist zum aktuellen Zeitpunkt nicht verboten, allerdings ist schwer einschätzbar, wie lange das Vorgehen nach dem MsbG zulässig ist. Ein gleiches Vorgehen ist auch bei der Abrechnung von Mieterstrommodellen mittels LoRaWAN zu beobachten. Grundsätzlich gilt auch bei Mieterstrommodellen eine Einbaupflicht eines intelligenten Messsystems. Vor allem dann, wenn eine Förderung in Anspruch genommen werden soll.
LoRaWAN-Metering: Sparte Gas
Das Auslesen von Gaszählern ist im Rahmen des LoRaWAN-Meterings durchaus erlaubt. Hier sind jedoch spezielle Besonderheiten zu beachten. Aus technischer Sicht kann eine Abrechnung von Gaszählern sowohl über LoRaWAN als auch über intelligente Messsysteme erfolgen. Für letzteres ist speziell eine Schnittstelle nach dem MsbG vorgesehen. Eine Pflicht zur Nutzung der Schnittstelle und Anbindung besteht jedoch nicht. Eine Ausnahme besteht jedoch dann, wenn §6 MsbG erfüllt ist. Dies ist der Fall, wenn ein Anschlussnehmer für seinen Anschlussnutzer einen Messstellenbetreiber auswählt. Dies ist vor allem bei Vermieter-/ Mieterverhältnissen und größeren Wohnungsgesellschaften der Fall. In diesem Fall muss der Anschluss einer weiteren Sparte zu Strom erfolgen und es besteht eine Anbindungspflicht des Zählers an das intelligente Messsystem. Grundsätzlich gilt auch hier, handelt es sich nicht um einen abrechnungsrelevanten Zähler, ist eine Anbindung an das intelligente Messsystem nicht verpflichtend. Das LoRaWAN-Metering ist in der Sparte Gas somit möglich.
LoRaWAN-Metering: Sparte Wasser
Das Auslesen von Wasserzählern mittels LoRaWAN ist grundsätzlich immer möglich, da die Sparte Wasser nicht im Geltungsbereich des MsbG liegt. Somit spielt es keine Rolle, ob der Zähler abrechnungsrelevant ist oder nicht. In der Praxis ist insbesondere bei Schachtwasserzählern eine verstärkte Aktivität der EVUs im Bereich des LoRaWAN-Meterings zu beobachten. Allerdings sind bei jeglichen Aktivitäten zur Fernauslesung von Wasserzählern die Datenschutzbestimmungen des Landesdatenschutzbeauftragten zu beachten.
LoRaWAN-Metering: Wärme- und Kältemengenzähler
Wärme- und Kältemengenzähler spielen vor allem in Fernwärme- und Fernkältesystemen eine Rolle. Da auch hier die Ablesung manuell im Rahmen der jährlichen Turnusablesung erfolgt, bietet sich eine Fernauslesung regelrecht an. Aus diesem Grund sieht der neue Entwurf des Gesetzgebers zur Fernauslesung von Wärme- und Kältemengenzähler die Verpflichtung einer Walk-by-Ablesung oder eine Einbindung in ein Funknetz bis Ende 2026 vor. Der Gesetzesentwurf sieht keine Anbindungspflicht für Wärmemengen- und Kältemengenzähler an das intelligente Messsystem vor. Das LoRaWAN-Metering ist somit problemlos möglich. Sollten aber die Bedingungen des §6 MsbG erfüllt sein und der Anschlussnehmer für seinen Anschlussnutzer den intelligenten Messstellenbetreiber auswählen, ist eine Anbindung an das intelligente Messsystem erforderlich.
LoRaWAN-Metering: Heizkostenverteiler
Neben Wärmemengenzählern erfolgt aktuell bei einigen Stadtwerken bereits die Anbindung von Heizkostenverteilern mittels LoRaWAN. Nach dem neuen Gesetzesentwurf zur Fernauslesung von Heizkostenverteilern besteht im Gegensetz zu Wärmemengenzählern ab 2026 eine Anbindungspflicht für alle neuen Heizkostenverteiler. Für alle Heizkostenverteiler vor 2026 besteht bis 2032 Bestandsschutz. Erst danach ist eine Anbindung an das intelligente Messsystem erforderlich. Somit ist ein LoRaWAN-Metering bis 2026 problemlos möglich. Auch hier gilt die Verpflichtung nur, wenn es sich um abrechnungsrelevante Heizkostenverteiler handelt. Eine Anbindung z. B. an ein Energiemanagementsystem bleibt weiterhin erlaubt.
Übersicht – LoRaWAN und Metering – Wo ist das intelligente Messsystem Pflicht
Unser Fazit zum Thema LoRaWAN und das intelligente Messsystem
Insgesamt lässt sich feststellen, dass keine einheitliche Regelung für den Umgang mit LoRaWAN-Zählern und dem intelligenten Messsystem besteht. Grundsätzliche Voraussetzung für eine Anbindungspflicht an das intelligente Messsystem ist die Erhebung abrechnungsrelevanter Daten. Hier besteht für die Sparten Strom und Mieterstromprojekte eine generelle Anbindungspflicht. Geschäftsmodelle im Graubereich werden an dieser Stelle nicht betrachtet und bewertet. Anders sieht es in den Sparten Gas und Wärme aus. Hier ist das LoRaWAN-Metering grundsätzlich zulässig, solange kein Fall nach §6 MsbG vorliegt. Die Sparte Wasser ist nach der aktuellen Rechtslage grundsätzlich von der Anbindungspflicht befreit. Für Heizkostenverteiler gilt nach dem jetzigen Geseteszentwurf hingegen nur eine Übergangszeit bis 2026.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der Einsatz der Technologie LoRaWAN im Kontext des Meterings erlaubt ist, auch wenn einzelne Sparten ausgeschlossen sind. Gerade bei Objekten, bei denen die Herstellung von Konnektivität zur Fernauslesung von Zählern schwierig sein kann, bietet LoRaWAN einen Mehrwert. Vor allem in der Sparte Wasser ergibt sich bei Schachtwasserzählern ein hohes Potenzial, da eine manuelle Ablesung mit hohem Aufwand verbunden ist. In Fernwärmenetzen können Wärmemengenzähler massiv dazu beitragen, mehr Transparenz in das eigene Netz zu bringen, um die Fahrweise zu verbessern. Somit bietet der Einsatz von LoRaWAN durch die Erhebung weiterer Daten zur Optimierung der Energieinfrastrukturen einen deutlichen Mehrwert. Die Bereitstellung der Daten über das intelligente Messsystem, das als Zusatzleistung zu vergüten wären, ist somit nicht erforderlich. Das Thema LoRaWAN-Metering bleibt somit spannend.
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Grid Insight: LPWAN – das LoRaWAN-Netz auf einem Blick
Wie gut ist meine LoRaWAN-Netzabdeckung wirklich? Gibt es in meiner Trafostation Empfang? Wo existieren aktuell noch Funklöcher und wie gut ist der bereits erschlossene Gatewaystandort? Vor diesen Fragen und noch weiteren Herausforderungen steht heute jedes Stadtwerk, das sich mit dem Betrieb eines LoRaWAN-Netzes beschäftigt. Im Kern steht für jedes Stadtwerk als LoRaWAN-Netzbetreiber eine Frage im Raum: Wie gut ist die Netzabdeckung in meiner Stadt wirklich? Antwort auf diese Frage gibt die neue Software der items Grid Insight: LPWAN. Bei dieser Lösung handelt es sich um eine Software, die bei der Analyse, Umsetzung und Planung des eigenen LoRaWAN-Netzes unterstützt. Bereits in der Testphase der Entwicklung von Grid Insight: LPWAN waren die Stadtwerke Osnabrück, Solingen und Bielefeld eingebunden. Dabei war ein Kernziel der Lösung, dem Anwender eine Heatmap seiner Stadt bereitzustellen, welche die Netzabdeckung, aber auch Funklöcher darstellt. Auf Basis dieser Informationen kann das Stadtwerk erkennen, an welchen Stellen ein Netzausbau erforderlich oder ein Gatewaystandort zu optimieren ist. Doch wie funktioniert die Software eigentlich und wie werden die Messwerte zur Netzabdeckung erhoben? Das alles wollen wir euch in diesem Blogbeitrag vorstellen.
Der erfahrene LoRaWAN-Anwender wird das Vermessen von LoRaWAN-Netzen als etwas sehr Aufwendiges einstufen, bei dem er mit einem Fieldtester durch die Stadt fährt und in bestimmten Abständen manuell ein Testsignal zur Bestimmung der Empfangsstärke verschickt. Oft kommt hier der Adeunis Fieldtester zum Einsatz. Das Verfahren ist auf den ersten Blick einfach und simpel und für einen Stichprobentest sicher hilfreich, jedoch für die Vorbereitung eines LoRaWAN-Rollouts nicht geeignet. Auch die Dokumentation der Messergebnisse bleibt auf der Strecke, da der Anwender lediglich eine Information über die Empfangsstärke auf dem Display des Fieldtesters erhält. Eine Dokumentation erfolgt in der Regel nicht.
Um ein flächendeckendes Bild von der Netzabdeckung zu erhalten, Bedarf es einer automatisierten Netzvermessung, die sowohl die Empfangsstärke, aber auch die Funklöcher erfasst und ein System zur Dokumentation bereitstellt. Aus diesem Grund hat die items neben der Software Grid Insight: LPWAN einen speziellen Fieldtester entwickelt, der z. B. in die Fahrzeuge der Monteure oder Busse eingebaut werden kann und permanent das Netz vermisst. Alternativ können die Fieldtester auch dem zuständigen Messdienstleister im Rahmen der jährlichen Turnusablesung mitgegeben werden. Durch die eingebaute Intelligenz des Fieldtesters erkennt dieser im Zuge einer Testmessung, ob das Datenpaket über den LoRaWAN-Netzwerk-Server (LNS) verarbeitet wurde oder ob ein Funkloch vorliegt. Eine Weiterleitung der Datenpakete zur Empfangsmessung erfolgt über den LNS an die angebundene IoT-Plattform. Die Bereitstellung der Informationen erfolgt über eine MQTT-Schnittstelle. Im Anschluss erfolgt die Visualisierung der Daten.
Mehrwerte Grid Insight LPWAN
Grid Insight: LPWAN – Herzstück Heatmap
Bereits im Rahmen der Messung der Netzabdeckung ist über eine Live-Funktion in Grid Insight: LPWAN ersichtlich, wo sich die Fieldtester befinden und die Erhebung von aktuellen Messwerten erfolgt. In einem Data-Lake ist eine Verschneidung der verschiedenen Messreihen über einen größeren Zeitraum möglich. Hierbei ist eine Auswahl der jeweiligen Spreading-Faktoren und Gateways möglich. Das Ergebnis ist eine Heatmap, die dem Anwender Auskunft über die Empfangsqualität gibt. Eine grüne Abdeckung bedeutet in diesem Fall eine gute Abdeckung. Eine rote Abdeckung hingegen weist auf eine Abdeckung hin, jedoch ist mit einem höheren Datenverlust zu rechnen, da ein hoher Spreading-Faktor nötig ist. Die Visualisierung der Funklöcher erfolgt als rotes X. So ist für den Nutzer ersichtlich, an welchen Stellen bereits eine Messung erfolgt, aber keine Netzabdeckung vorhanden ist.
Beispiel einer visualierten Messreihe
Für das Stadtwerk bietet die Heatmap einen operativen Mehrwert. Auf der einen Seite kann schnell Auskunft über die Netzabdeckung sowie -qualität in Form des Spreading-Faktors und RSSI-Wertes gegeben werden, um eigene Projekte umzusetzen. Auf der anderen Seite kann die Heatmap die Auskunftsfunktion gegenüber Dritten erfüllen. Viele Stadtwerke sind mittlerweile damit beschäftigt, ihr LoRaWAN-Netz Dritten bereitzustellen. Neben der Definition von technischen Mindestanforderungen und dem Aufbau von Organisationsprozessen stellt eine Auskunft über die Netzabdeckung ein wesentliches Kriterium dar. Grid Insight: LPWAN bietet somit eine wichtige Funktionserfüllung auf dem Weg zum IoT-Dienstleister. Jedoch ist nicht nur die Analyse der Netzabdeckung möglich. Auch eine Bewertung der Gatewaystandorte kann durch den Nutzer erfolgen.
Grid Insight: LPWAN – Bewertung von Gatewaystandorten
Das zentrale Asset zur Sicherstellung der Netzabdeckung stellt das LoRaWAN-Gateway dar. Aus diesem Grund ist die Bewertung von Gatewaystandorten für das Stadtwerk relevant. Vor allem dann, wenn Standorte von Dritten erschlossen wurden, für die eine hohe jährliche Nutzungsgebühr zu zahlen ist. Aus diesem Grund ist bei der Verschneidung von Messwerten zu einer Heatmap eine Filterfunktion auf Gatewayebene möglich. Eine Analyse und Bewertung des Beitrags der Gesamtnetzabdeckung einzelner Gateways ist so ersichtlich.
Durch die zusätzliche Information in einzelnen Messreihen, mit welchen Spreading-Faktoren Datenpakete die einzelnen Gateways erreichen, ist außerdem eine Senkung des Energieverbrauchs der Sensoren möglich. Mittels Installation eines zusätzlichen Gateways oder der Verbesserung des Gatewaystandortes kann der Spreading-Faktor der Sensoren und somit der Energieverbrauch gesenkt werden. Grid Insight: LPWAN unterstützt damit aktiv den Netzausbau und die Erschließung geeigneter Gatewaystandorte. Zur Verbesserung der Planung ist mit der zweiten Version in den nächsten Monaten auch eine Simulationsfunktion geplant, um die Auswirkungen einer Änderung von Gatewaystandorten direkt nachvollziehen zu können.
Auswertung von Gatewaystandorten
Grid Insight: LPWAN in der Praxis
Durch die agile Softwareentwicklung in Zusammenarbeit mit dem Kunden konnten in den ersten Monaten bereits umfangreiche Testerfahrungen gesammelt werden. Bereits in der Testphase haben sich die Stadtwerke Osnabrück dazu entschieden Grid Insight: LPWAN langfristig zu testen. „Grid Insight: LPWAN bietet uns zusätzliche Transparenz und Qualität in unserem LoRaWAN-Netz. Als Entscheidungshilfe für die weitere Netzverdichtung unterstützt Grid Insight: LPWAN unsere Planung für den weiteren Rollout in der Stadt Osnabrück. Unsere Projekte zur Überwachung von Transformatoren oder Gasdruckregelstationen erhalten so einen zusätzlichen Schub. Aus diesem Grund haben wir uns bereits frühzeitig dazu entscheiden, Grid Insight: LPWAN auch über die Testphase hinaus längerfristig bei uns einzusetzen“, so Ingo Lemme, verantwortlich für den Bereich IoT bei der SWO Netz.
Bei anderen Projekten diente Grid Insight: LPWAN hingegen als Informationshilfe für die Identifizierung von Funklöchern auf Grund schwieriger topologischer Eigenschaften. Ebenso unterstützt die Software bei der Indoor-Fähigkeit des LoRaWAN-Netzes im Rahmen der jährlichen Turnusablesung des Messdienstleisters. Die erste verfügbare Version bot in allen Projekten einen erheblichen Mehrwert. Die Entwicklung von Grid Insight: LPWAN ist aber mit der ersten verfügbaren Version im Mai nicht abgeschlossen. Vielmehr soll auf Basis der Zusammenarbeit mit den Kunden an weiteren Modulen gearbeitet werden. Neben der Implementierung kleinerer Features steht das Thema Netzsimulation auf Basis der vermessenen Netzabdeckung als nächster Schritt an. „Die items hat gemäß ihren strategischen Leitlinien den Anspruch, eine Plattform für Kunden, Produkte und Services zu sein. Diesem Anspruch sind wir mit der Produktentwicklung von Grid Insight: LPWAN in allen Belangen gerecht geworden. Wir haben mehrere Kunden in die Produktentwicklung einbezogen, haben gemeinsam ein standardisiertes Produkt entwickelt, das exakt auf die Bedürfnisse unserer Kunden zielt und stellen die Services für den Betrieb der Lösung bereit. Das Ergebnis ist eine hervorragende Lösung für den Aufbau und die Optimierung von LoRaWAN-Infrastrukturen“, so Ludger Hemker Geschäftsführer der items GmbH.
Grid Insight: LPWAN Projekteinführung
Die Einführung von Grid Insight: LPWAN kann mit geringem Zeitaufwand erfolgen, da die Software als SaaS-Lösung durch die items bereitgestellt wird. Voraussetzungen sind die Fieldtester der items sowie eine Anbindung über eine MQTT-Schnittstelle an die IoT-Plattform. Die Fieldtester sind über die items im Kauf- oder Mietmodell beziehbar. Nach einer zweistündigen Schulung ist eine sofortige Nutzung möglich. In der Regel dauert der gesamte Prozess nicht länger als zwei Wochen. Auf Stadtwerke, welche die IoT-Plattform niota nutzen, warten außerdem spezielle Zusatzfunktionen, was die Integration von Sensorik betrifft. Eine Anbindung ist aber an jede IoT-Plattform über MQTT möglich. Der Bezug der Software Grid Insight: LPWAN ist ab sofort möglich. Bei Interesse sprecht uns gerne an oder abonniert unseren Blog, wenn euch der Artikel gefallen hat! Mehr Informationen zu Grid Insight LPWAN findet Ihr hier
Trendentwicklung: Von der Prozessoptimierung zum LoRaWAN-Geschäftsmodell
Die Technologie LoRaWAN ist in der Energieversorgungsbranche längst kein neues Thema mehr. Fast jedes Stadtwerk befindet sich entweder im Aufbau eines LoRaWAN-Netzes oder in der Betriebsphase. Die ersten Schritte in den meisten Prozessen stellen interne Projekte zur Prozessoptimierung vor allem in Energieinfrastrukturen, wie z. B. zu Überwachung von Ortnestztrafostationen, dar. Mittlerweile steht jedoch eine Vielzahl von Projekten vor dem nächsten Schritt des Rollouts und der Öffnung für Dritte. Es heißt somit für viele EVUs, ein LoRaWAN-Geschäftsmodell zu finden.
In diesem Zug ergeben sich für das EVU ganz neue Fragen. Wer darf das Netz eigentlich nutzen? Welche Dienstleistungstiefe und was soll dem Kunden angeboten werden? Hinzu kommt die Herausforderung, ein sinnvolles Preismodell zu definieren. Die Fragestellungen und Herausforderungen für die EVUs bei der Entwicklung eines LoRaWAN-Geschäftsmodells sind somit recht ähnlich. Aus diesem Grund soll der vorliegende Beitrag eine erste Umsetzungshilfe zur Orientierung bieten, wie, welche drei wesentlichen Schritte bei der Umsetzung des LoRaWAN-Geschäftsmodells zu beachten sind.
Schritt 1: Positionierung am Markt bestimmen
Ein erster wesentlicher Schritt für das EVU ist die Definition der eigenen Rolle am Markt und der Festlegung, mit welcher Dienstleistungstiefe es gegenüber dem Kunden auftreten möchte. Dies hängt maßgeblich von den Ressourcen und dem internen Know-how im Unternehmen ab. In der Praxis ist zwischen drei verschiedenen Rollen zu differenzieren, die sich z. T. auch je Produkt unterscheiden können:
Variante 1: Netzbetrieb
In dieser Rolle positioniert sich das EVU ausschließlich als Netzbetreiber des lokalen LoRaWAN-Netzes. Im Kern umfasst dies die Netzplanung und den Ausbau sowie den Betrieb des Netzes. Auf Wunsch des Kunden kann das EVU auch die Bereitstellung von Rohdaten aus der eigenen IoT-Plattform, hier IoT-Data-Hub genannt, anbieten. Daneben hat der Netznutzer die Möglichkeit, eigene Sensorik in das Netz einzuhängen und die Daten selbst zu verarbeiten. Das EVU agiert somit in der Variante Netzbetrieb als reiner Konnektivitätsdienstleister. Preismodelle orientieren sich daher i. d. R. an jedem eingehängten Device im Netz.
Variante 2 Netz- & IoT-Datahub-Betrieb
Die Variante Netz- & IoT-Data-Hub-Betrieb baut auf der ersten Variante Netzbetrieb auf. Dieses LoRaWAN-Geschäftsmodell orientiert sich nicht nur an der bloßen Bereitstellung des Netzes. Ergänzt wird die Dienstleistung des Netzbetriebs durch die Bereitstellung eines IoT-Data-Hubs. In diesem kann der Kunde seine Sensoren konfigurieren und Daten verwalten. Die Bereitstellung einer Datenplattform hat für das EVU den Vorteil, dass die Dienstleistung auch für weniger technikaffine Kunden interessant wird. Ein reiner Netzbetrieb zielt eher auf technisch fokussierte Kunden ab, da die benötigte IT-Infrastruktur zur Aufbereitung und Integration der Daten in die Fachprozesse durch den Kunden selbst erfolgen muss. Der IoT-Data-Hub stellt somit einen zusätzlichen Service da.
Des Weiteren übernimmt das EVU auch das Sensormonitoring. Im Netzbetrieb liegt der Service ausschließlich auf dem Monitoring der Gateways und des LoRaWAN-Netzwerkservers. Ist ein Sensor länger offline, informiert das EVU den Kunden über die fehlenden Datenpakete. Zusätzlich kann das EVU bei der Datenaufbereitung innerhalb des IoT-Data-Hubs unterstützen.
Variante 3 Full-Service-Dienstleister
Die dritte Variante Full-Service-Dienstleister stellt das komplette Dienstleistungspaket durch das EVU dar. Es übernimmt sämtliche Aufgaben, die für die Umsetzung von Produkten erforderlich sind. Dies umfasst auch den Fieldservice für die Integration der Sensoren vor Ort. Die Bereitstellung und Aufbereitung der Daten erfolgt immer durch das EVU. In diesem Zusammenhang ist zu analysieren, ob eine Datenbereitstellung als Data-as-a-Service für den Kunden im Vordergrund steht und weniger ein vollständiger Zugriff auf den IoT-Data-Hub.
LoRaWAn Dienstleisterrollen
Schritt 2: Dienstleistungstiefe des LoRaWAN-Geschäftsmodells bestimmen
Nach der Definition der Rolle als LoRaWAN-Dienstleister am Markt ist die genaue Dienstleistungstiefe zu definieren. In diesem Beispiel gehen wir davon aus, dass sich das EVU dafür entscheidet, die Variante 2 Netz- & IoT-Data-Hub-Betrieb umzusetzen. Für den Aufbau des LoRaWAN-Geschäftsmodells sind im ersten Schritt die Basisdienstleistungen auszuprägen. Im Folgenden soll noch einmal konkret auf die einzelnen Bausteine eingegangen werden.
Die erste Basisdienstleistung stellen der Netzbetrieb und das Gateway-Management dar. Dies umfasst den Betrieb des LoRaWAN-Netzwerk-Servers (LNS) sowie den Aufbau und Betrieb der LoRaWAN-Gateways. Die Verfügbarkeit der Gateways sowie das Firmwaremanagement liegen somit beim EVU als Netzbetreiber. Die Konnektivität für den Kunden ist so gesichert. Die technischen Mindestanforderungen für die Nutzung des Netzes und den Einsatz der zugelassenen Sensorik sowie Gateways erfolgt durch das EVU. Das EVU stellt dem Netznutzer auch die Information über die LoRaWAN-Netzabdeckung zur Verfügung.
Datenplattform
Der zweite wichtige Dienstleistungsbaustein zum Aufbau des LoRaWAN-Geschäftsmodells ist die Datenplattform. Auf ihr werden die Daten aus dem LNS entschlüsselt. Die Datenaufbereitung und -bereitstellung an Drittsysteme kann ebenfalls über die Datenplattform erfolgen. Die Datenplattform ist die wesentliche Schnittstelle zum Kunden, auf der er seine Daten und Sensoren verwalten kann.
Sensorik Netzbetrieb
Neben der Sensorik kann das EVU das Monitoring der LoRaWAN-Sensorik übernehmen. Hierzu überwacht es den Datenverkehr im Netz, behebt Störungen, informiert den Kunden über fehlende Konnektivität und übernimmt ggf. Teile des Firmwaremanagements. Es berät außerdem den Kunden bei technischen Fragestellungen im Rahmen der Einbindung der Sensorik. Des Weiteren stellt das EVU die Einhaltung des Duty Cycle sicher.
Assetmanagement
Da das EVU für den Aufbau und Betrieb des Netzes verantwortlich ist, übernimmt es die Verantwortung für die Stammdaten sowie die Dokumentation der Gateways und Gatewaystandorte. Das Assetmanagement nimmt somit eine zentrale Rolle ein. Vor allem dann, wenn Dritte berechtigt sind, selbst Gateways in das Netz zu integrieren. Hier benötigt das EVU ein Zugriffsrecht und eine Information über die Art der Gateways sowie Ansprechpartner im Störungsfall.
Datenbereitstellung
Ein weiterer zentraler Dienstleistungsbaustein ist neben der Datenplattform die Datenbereitstellung. Selten reicht die Verarbeitung in der Datenplattform für den Kunden aus. Vielmehr geht es darum, die Daten mit anderen Datenbanken zu kombinieren und dem Anwender im jeweiligen Fachsystem bereitzustellen. Dies kann über unterschiedliche Schnittstellen wie MQTT oder auch die gute alte csv-Datei erfolgen. Für die Wartung der Schnittstelle ist im Regelfall der Kunde verantwortlich. Das EVU unterstützt bei der Bereitstellung der Daten. Die genaue Ausprägung ist im Einzelfall jedoch je nach angebotenem Produkt zu definieren.
Anwendung Einfach
Im ersten Schritt ist eine Integration der Fachprozesse meist nicht sofort erforderlich. Oft reichen schon erste einfache Dashboards, um einen Informationsmehrwert zu bieten. Eine Prozessintegration in das Fachsystem erfolgt häufig erst im Anschluss. Das LoRaWAN-Geschäftsmodell besteht in diesem Fall daraus, dem Kunden einfache kleine Dashboards oder Regelwerke bereitzustellen. Dies kann z. B. über ein Grafana Dashboard oder eine E-Mail-Notification erfolgen. Das EVU unterstützt in diesem Fall als Dienstleister bei der Umsetzung. In der Variante 2 Netz- & IoT-Data-Hub-Betrieb übernimmt im Regelfall der Kunde diese Aufgabe. Nach Absprache kann dies auch gegen Entgelt über das EVU geschehen.
Fieldservice
Für die Umsetzung von LoRaWAN-Produkten sind Sensoren im Feld zu verbauen. Der Fieldservice umfasst somit den Einbau, Betrieb und die Wartung der Sensorik. Im Normalfall erfolgt dies durch den Kunden selbst.
Anwendungen Individual/Komplex
Neben einfachen Dashboards oder der Integration der Informationen in bestehende IT-Systeme ist in manchen Fällen die Entwicklung neuer, komplexerer Softwarelösungen erforderlich. Die Umsetzung erfolgt meist durch einen Dienstleister, da das EVU selten eigene Entwicklungskompetenzen im Haus hat. Das EVU kann die neue Software seinen Kunden jedoch als SaaS-Lösung bereitstellen und so das eigene LoRaWAN-Geschäftsmodell weiter ausbauen. Komplexe Anwendungen sind allerdings immer einzelfallabhängig vom jeweiligen Produkt und den Kundenanforderungen.
Optionale Dienstleistungen
Neben den aufgeführten Aufgaben und möglichen Dienstleistungsfunktionen steht es dem EVU natürlich frei, weiterführende optionale Dienstleistungen anzubieten. Dabei kann es sich z. B. um das Testing und die Auswahl verfügbarer Sensoren handeln. Ebenso können weiterführende Entwicklungsleistungen oder die Umsetzung spezieller IT-Schnittstellen übernommen werden. Der Kreativität des EVUs sind an dieser Stelle keine Grenzen gesetzt.
Parallel zum zweiten Schritt, der Bestimmung der Dienstleistungstiefe, sollte die Produktausgestaltung unter Berücksichtigung der Nutzerbedürfnisse erfolgen. Hierbei ist je Produkt im Einzelfall zu definieren, was genau als Leistung angeboten wird und wie die Preisgestaltung auszusehen hat. Im Rahmen der Preisgestaltung sind verschiedene Variationen möglich:
Monatliche Pauschale
Eine einfache Möglichkeit ist eine pauschale, monatliche Gebühr für die Nutzung des Netzes und der Datenplattform. Diese kann sich an einem Mengengerüst orientieren, wie z. B. bestimmten Schwellenwerten der Anzahl der Sensoren im Verteilnetz.
Konnektivitätspreis
Eine weitere Möglichkeit ist die Bepreisung der Konnektivität. Dies kann z. B. eine gewisse Menge an LoRa-Datenpaketen sein. Das entspricht dem Prinzip wie im Mobilfunkbereich, bei dem der Nutzer für ein bestimmtes Datenvolumen einen monatlichen Betrag zu entrichten hat. Die Konnektivitätskosten sollten jedoch geringer sein als übliche Mobilfunktarife.
Data-as-a-Service
Statt einer Gebühr für die Nutzung der Infrastruktur oder die Bereitstellung der Konnektivität kann der Kunde auch eine Gebühr für die Datenbereitstellung bezahlen. Im Geschäftsmodell Data-as-a-Service zahlt der Kunde für die Bereitstellung der Daten in einer vereinbarten Granularität und Verfügbarkeit. Die Bereitstellung der Infrastruktur gerät so in den Hintergrund. Vielmehr steht der Service bzw. das Produkt und der damit verbundene Informationsmehrwert im Vordergrund.
Mischkalkulation Platform-as-a-Service
Grundsätzlich ist auch immer eine Mischkalkulation in Abhängigkeit von den angebotenen Produkten möglich. So können einzelne Produkte als Data-as-a-Service angeboten werden, bei den eine weitere Nutzung des Netzes nicht möglich ist. Hierfür ist ein Entgelt für die Konnektivität je Sensor zu entrichten oder eine vereinbarte monatliche Pauschale. Allgemein steht es dem EVU aber frei, selbst ein geeignetes Modell zur Preisgestaltung zu finden.
Fazit LoRaWAN-Geschäftsmodell
Der Aufbau und die Etablierung der eigenen IoT-Sparte, verbunden mit der Etablierung eines neuen Geschäftszweigs, ist individuell zu definieren. Entscheidend können hierbei das zur Verfügung stehende Personal, die Prozesse innerhalb des EVUs, aber auch die angestrebte Dienstleisterrolle vom reinen Netzbetreiber bis zum Full-Service-Dienstleister sein. Ausgangsbasis sollte aber immer ein bestehendes Organisationskonzept sowie Serviceprozesse zur Gewährleistung des Betriebs der Produkte sein. Hinzu kommt die Notwendigkeit der Definition technischer Mindestanforderungen zur Gewährleistung eines Netzbetriebs. Je nach Ausgestaltung kann auch eine Zertifizierung des Netzes nach dem TKG erforderlich sein. Als items GmbH unterstützen wir eine Vielzahl von Stadtwerken bei der Etablierung der eigenen IoT-Sparte im EVU.
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Über die Notwendigkeit von zusätzlichen Daten im Verteilnetz zur Umsetzung der Energiewende (wie z. B. der Integration der Elektromobilität) wird in der Energiewirtschaft viel diskutiert. Was es hierzu braucht ist geeignete Sensorik, welche dem Netzbetreiber die wichtigsten Informationen zur Verfügung stellt. Die Ortsnetzstation stellt mit das wichtigste Element im Verteilnetz dar. Im vergangenen Monat wurde bereits im Beitrag „Transformatoren: Von der Blackbox zum intelligenten Asset“ über die allgemeinen Vorteile zur Digitalisierung von Ortsnetzstationen berichtet. In den letzten Wochen hat das Unternehmen Acal BFi die aktuell verfügbare 2. Version des LoRaWAN Netztrafo-Node (NTN) an items ausgeliefert. Diese Version wird bereits bei einem großen EVU in Bayern eingesetzt. Eine dritte Version ist bereits in Planung und soll als erstes Labormuster in 06.2021 zur Verfügung stehen. Wir sind gespannt und werden demnächst berichten. In diesem Beitrag zeigen wir euch erste Eindrücke des Geräts:
Der Netztrafo-Node – die LoRaWAN-Allzweckwaffe für Trafostationen
Auf den ersten Blick sieht der Neztrafo-Node (kurz NTN) nach einer universellen Allzweckwaffe zur Datenerhebung von Ortsnetzstationen aus. Ob Überwachung der Spannungs- und Stromversorgung, Überwachung von Kurzschlussanzeigern oder einem Präsensmelder, die Möglichkeiten des Monitorings sind vielfältig. Insgesamt verfügt das Gerät über die folgenden Anschlüsse:
4 x Kurz- bzw. Erdschluss-Kontakt
1 x Türkontakt
1 x Auslöser des Trafoschalters
4 x Spannung 230 V und 400 V
4 x Strom L1, L2, L3 und IN
1 x Luftströmungswächter
4 x PT100 Temperaturüberwachung
Auf den ersten Blick erscheint das Gerät stabil und es erweckt den Eindruck ordentlich verarbeitet zu sein. Die IP-Schutzklassifizierung des Gehäuses ist für den witterungsbedingten Betrieb auf jeden Fall geeignet. Ein erster Eindruck ist auf der folgenden Abbildung zu sehen:
Netztrafo Node von Acal BFi
Schritt 1: Inbetriebnahme und Anschluss der Temperaturfühler
Die Einbindung das LoRaWAN-Netzwerk erfolgte im Test reibungslos. Über OTAA konnte der NTN aktiviert werden. Für den Gerätetyp in Niota wurde ein Java-Script-Parser zur Verfügung gestellt. Obwohl die Spannungsversorgung des NTN mit 400 V / 3-phasig vorgesehen ist, kann dieser bereits mit einer 230 V / 1-phasigen Spannungsversorgung betrieben werden. Des Weiteren ist im Gerät ein Lithium-Akku verbaut, der bei Stromausfall die Daten zuverlässig weiter verarbeitet / versendet.
Die ersten Sensoren, die angeschlossen wurden, waren die PT100-Temperaturfühler. Wie die vier Adern des Sensors an die Klemmblöcke angeschlossen werden müssen, ging nicht eindeutig aus dem Handbuch hervor. Auf Nachfrage kam die Erläuterung, dass die Reihenfolge beliebig sei. Von links nach rechts sind sie nun rot, rot, weiß, weiß angeschlossen und funktionieren tadellos.
Inbetriebnahme und Anschluss der Temperaturfühler
Schritt 2: Anschluss der Rogowskispulen
Im Anschluss erfolgte der Anschluss der 4 Rogowskispulen zur Erfassung der Stromwerte. Zu Beginn bestand das Problem, dass die Spulen keine Werte lieferten und von einem Defekt der Spulen ausgegangen wurde.
Der angezeigte Strom lag konstant bei 0 Ampere. Mit einem zweiten Messgerät wurde verifiziert, dass 0 Ampere kein plausibler Wert ist. Zunächst Bestand die Vermutung, dass es Konfigurationsprobleme sind. Mit einem Multimeter erfolgte eine Überprüfung, ob ein Signal im angegebenen Spektrum von 4-20 mA bei der Messung eines Stroms in der Größenordnung 6-14 Ampere bestand. Die Messung ergaben nahezu 0 mA. Die Vermutung lag nahe, dass die Rogowskispulen defekt sind. Da ein Fehler in der Handhabung im Rahmen des Test nicht ausgeschlossen war, erfolgte eine erneute Kontaktaufnahme mit dem Hersteller.
Das Ergebnis: Die benötigte Spannungsversorgung für die Spulen von mindestens 6 V (maximal 30 V) liegt dem Multimeter zufolge nicht auf den Klemmblöcken im NTN. Die gemessene Spannung betrug ca. 0,5 V. Auch mit einer externen Spannungsversorgung von 6 V durch ein Netzteil, lieferten die Spulen kein Stromsignal von 4-20 mA. Das Multimeter gab Ströme von unter 1 mA aus. Die dem NTN beigefügten Rogowskispulen (insgesamt 4 Stück für L1/L2/L3/N) können nicht einfach so, wie auf dem Etikett angegeben, von 0 bis 1500 Ampere messen. Unter 25 Ampere ist der stromführende Leiter mehrfach durch die Spule zu schleifen. Mit jeder zusätzlichen Windung multipliziert sich die gemessene Strommenge. Beispiel: Der Leiter führt 5 A, wird der Leiter 6-mal durch die Spule geführt, misst die Spule 30 A, dies ist aber nur im Labor umsetzbar/sinnvoll.
Test der Ragowskispulen
Schritt 3: Anschluss der restlichen Sensorik
Im letzten Schritt erfolgte der Anschluss der Kurz- bzw. Erdschlussanzeiger, des Luftstromwächters sowie des Präsenzmelders.
An die Kontakte für Kurz- und Erdschlussanzeiger wurden am NTN externe Messgeräte angeschlossen, die bei Detektion eines Kurzschlusses einen potentialfreien Kontakt schließen. Für den Labortest wurde der geschlossene Kontakt simuliert.
Beim Luftströmungswächter gab es hingegen verwirrende Aussagen im Handbuch sowie der Configdatei. Das Problem konnte aber am Ende gelöst werden, so dass der Luftströmungswächter einwandfrei funktionierte. Der Anschluss des Präsensmelders am Netztrafo-Node erfolgte ebenfalls problemlos.
Schritt 4: Mobiles Testsystem
Aufgrund der vielfältigen Anschlüsse haben wir für weitere Kundentest einen “mobilen NTN” entwickelt. Dieses Set ist modular erweiterbar und soll alle Anforderungen / Möglichkeiten an ein Stationsmonitoring abbilden. Im nachfolgenden Bild wurden beispielsweise CT-Bridges mit entsprechenden Klappwandlern hinzugefügt, um Referenzmessungen bis 250 A an beliebigen Abgängen vorzunehmen. Das Set ist “ready-t-use” vorbereitet und es fehlt nur noch die passende Steckdose in der Stromstation.
Alles in allem macht der Netztrafo-Node von Acal BFi einen sehr guten und robusten Eindruck. Die Funktionen des Geräts sind vielfältig und stellen ein interessantes Werkzeug für Netzbetreiber zur Überwachung von Ortsnetzstationen dar. Die Vielzahl an Anschlüssen ermöglicht ein umfassendes Monitoring, so dass die Erhebung sämtlicher Informationen über den Netztrafo-Node möglich ist. Ausbaufähig ist dennoch die Dokumentation, da es doch vor allem bei dem Zusammenbau einige Rückfragen an den Hersteller bedurfte, um das Gerät in Betrieb zu setzen. Die Kommunikation mit Acal BFi war in diesem Kontext unkompliziert und schnell. Nach Aussagen des Herstellers erfolgt eine Anpassung der Dokumentation bzw. das Handbuch in Kürze.
Im nächsten Schritt erfolgt nach dem Labortest nun zeitnah der Test in einer Ortsnetzstation. Nach den jetzigen Ergebnissen können wir unseren Kunden den Einsatz des Netztrafo-Node aus technischer Sicht empfehlen. Wir sind in intensivem Austausch mit Acal Bfi bzgl. unserer Erfahrungen und weiterer Features. Aufgrund der Komplexität des Sensors ist eine Schulung zur Konfiguration des Geräts jedoch sinnvoll. Für weiterführende Informationen und Fragen rund um das Thema Netztrafo-Node, Netzmonitoring und -optimierung sprecht uns gerne an!
Auch wenn der Fokus der Energiewirtschaft auf dem Rollout der intelligenten Messsysteme und die Herstellung der Fernauslesbarkeit von Stromzählern liegt, steht auch in den anderen Infrastrukturbereichen eines Stadtwerks das Thema Metering nicht still. Nachdem im Rahmen des EU-Winterpakets in der EED-Richtlinie aus dem Jahr 2019 eine verpflichtende Fernauslesbarkeit von Kälte- und Wärmemengenzählern sowie Heizkostenverteilern gefordert wird, zieht der deutsche Gesetzgeber nun endlich mit dem Entwurf zur Umsetzung der „Verordnung zur Umsetzung der Energieeffizienzrichtlinie 2018/2002/EU im Bereich der Fernwärme und Fernkälte“ nach. Ein Baustein zur Lösung des Problems können hier LoRaWAN-Wärmemengenzähler sein.
Konkret fordert die EU in ihrer Richtlinie die Herstellung der Fernauslesbarkeit für alle Kälte- und Wärmemengenzählern sowie Heizkostenverteilern. Ein Bestandsschutz ist nur begrenzt vorgesehen. Gleichzeitig soll nach dem Willen der EU die Abrechnung auch unterjährig erfolgen. Die genauen Forderungen der Richtlinie sind in diesem Kontext in einem alten Blogbeitrag von uns zu finden: Zum Beitrag.
Wärmemengenzähler: Fernauslesbarkeit bis 2026
Nach dem Entwurf des Gesetzgebers sind alle Messeinrichtung zur Erfassung von Wärmengen und Kälte bis zum 31.12.2026 zur Herstellung der Fernauslesbarkeit umzurüsten oder auszutauschen. Demnach ist eine Fernauslesbarkeit gegeben, wenn die Messeinrichtung ohne Betreten der Nutzeinheiten abgelesen werden kann. Eine Anschlusspflicht an das intelligente Messystem besteht nach dem bisherigen Entwurf nicht. Eine Ablesung über bestehende IoT-Netze (wie z. B. über LoRaWAN-Wärmemengenzähler oder eine Walk-by-Ablesung) ist demnach zulässig. Somit ist der Einsatz von LoRaWAN-Wärmemengenzählern erlaubt. Im Rahmen von bestehenden Projekten konnte die items GmbH bereits umfangreiche Praxiserfahrungen mit Herstellern von LoRaWAN-Wärmemengenzählern sammeln.
Monatliche Verbrauchsinformation wird zur Pflicht
Im Zuge der Einführung der verpflichtenden Fernauslesbarkeit von Zählern fordert der Gesetzgeber eine Anpassung der Rechnungsstellung. Kunden, welche noch über keine intelligenten Wärmemengenzähler verfügen, erhalten wie gewohnt einmal jährlich eine Abrechnungsinformation. Dies kann sowohl schriftlich als auch auf dem elektronischen Wege erfolgen, wobei die Abrechnung mindestens einmal jährlich auf dem tatsächlichen Verbrauch basieren muss.
Ab dem Zeitpunkt, zu dem eine fernauslesbare Messeinrichtung z. B. mit einem LoRaWAN-Wärmemengenzähler vorliegt, sind dem Kunden Abrechnungs- oder Verbrauchsinformationen auf der Grundlage des tatsächlichen Verbrauchs mindestens zweimal im Jahr zu übermitteln. Die Zustellung der Rechnung muss auf Verlangen des Kunden in elektronischer Form erfolgen. Ab dem 01.01.2022 ist dem Kunden eine Abrechnungs- oder Verbrauchsinformationen auf der Grundlage des tatsächlichen Verbrauchs mindestens monatlich zu übermitteln. Außerhalb der Heizperiode für Fernwärme oder der Kühlperiode für Kälte ist keine Mitteilung für Fernwärme- bzw. Fernkältenetzbetreiber erforderlich. Die Heizperiode in Sinne der Verordnung liegt zwischen dem 1. Oktober eines Jahres und dem 30. April des Folgejahres, im übrigen Zeitraum des Jahres liegt die Kühlperiode.
Automatisierte Abrechnung der LoRaWAN-Wärmemengenzähler mit der IoT-ERP-Bridge
Durch die verpflichtende Fernauslesbarkeit und monatliche Verbrauchsinformation müssen die Prozesse für Fernwärmenetzbetreiber automatisiert werden. Stadtwerke mit einer LoRaWAN-Infrastruktur können ihre LoRaWAN-Wärmemengenzähler mit der IoT-ERP-Bridge der items abrechnen. Die IoT-ERP-Bridge stellt die Messwerte der Billing-Software bereit, so dass eine monatliche Abrechnung oder Verbrauchsinformation erfolgen kann.
Daneben ist eine Integration der Daten in das Kundenportal des Fernwärmenetzbetreibers möglich. Verfügt der Fernwärmenetzbetreiber über kein eigenes Kundenportal, kann im Billing-System eine monatliche automatische E-Mail generiert werden, welche dem Kunden den aktuellen Verbrauchsstand mitteilt. Das gleiche Verfahren ist auch bei Mobilfunkanbietern zu finden.
Des Weiteren lässt sich die IoT-ERP-Bridge nicht nur für die Abrechnung von Wärmemengenzählern, sondern auch für die weiteren Sparten wie Wasser oder zur Bereitstellung von Lastgängen aus Mieterstromobjekten nutzen. Darüber hinaus besteht eine Schnittstelle zum SAP PM, so dass Instandhaltungsprozesse oder Arbeitsaufträge automatisch generiert werden können.
Features IoT-ERP-Bridge zur Abrechnung von Wärmemengenzählern
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