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"Mit Retrofit zum smarten Energiedatenmanagement" in energy 4.0

Noch vor wenigen Monaten wurden an einem der größten deutschen Flughäfen Energiedaten manuell und mit Hilfe analoger Stromzähler erfasst. Im Rahmen eines Pilotprojekts erfolgte nun die Aufrüstung einer Reihe von Zählern mit sogenannten EnergyCams, welche die manuellen Zählerstände automatisch auslesen, digitalisieren und via NB-IoT an eine zentrale IoT-Plattform übertragen, um sie für die Flughafen IT nutzbar zu machen.

Herausforderung Fläche

Auch vor Flughäfen macht die digitale Transformation keinen Halt. In diesem Kontext ist das Energiedatenmanagement zu einem wichtigen Themenfeld avanciert. Denn in der Regel fallen tausende Stromzähler in die Hoheit der Flughäfen. Neben der notwendigen Einhaltung immer strengerer, gesetzlicher Pflichten locken enorme Effizienzgewinne und erhebliche Kostenersparnisse. Die Voraussetzung hierfür ist jedoch ein modernes, smartes Energie-Monitoring und damit der Einsatz digitaler Geräte sowie deren Vernetzung. Und genau hier gibt es noch viel zu tun.

So kommen auch an einem der größten Flughäfen Deutschlands zur Erfassung von Energiedaten noch analoge Zähler zum Einsatz. Diese müssen manuell, mindestens einmal im Jahr, manche sogar monatlich abgelesen werden. Im Klartext bedeutet das: Jedes Mal muss ein Mitarbeiter in das Auto steigen, zum Gebäude fahren, den Zähler finden und den Verbrauchswert erfassen. Bei der ungeheuren Anzahl an Zählern, die zudem über eine große Fläche und verschiedene Gebäude verteilt sind, ist das zeitaufwändig, bei aller Sorgfalt fehleranfällig und vor allem ungeheuer teuer. Eine kontinuierliche Erfassung des Verbrauchs in Echtzeit, durch die Abweichungen sofort erkannt werden können, ist so ebenfalls schlicht nicht möglich. Dies wiederum verhindert ein zeitnahes und im Idealfall vorbeugendes Eingreifen bei unvorhergesehenen Veränderungen, was Betreibern teuer zu stehen kommen kann. Denn der Ausfall eines Geräts bzw. dessen ungeplante Reparatur ist deutlich kostspieliger als ein, vorbeugendes, rechtzeitiges Eingreifen bei Bedarf. Perspektivisch kann so auch auf unnötige, vorsorgliche Prüfungen in einem festen Zeit Intervall verzichtet und der Weg in Richtung Predictive Maintenance eingeschlagen werden.

Und: In Organisationen wie einem Flughafen enden die Herausforderungen hiermit längst noch nicht. Denn bei der Wahl der passenden technologischen Infrastruktur gibt es weitere, zentrale Einflussfaktoren zu berücksichtigen. So zählt zu den Grundvoraussetzungen, dass die neue Technik die Systeme der Flugsicherung niemals stören darf. Zudem muss die erforderliche Vernetzungstechnik große Distanzen versorgen und sollte auch in Gebäuden und ihren Untergeschossen uneingeschränkt verfügbar sein. Am betroffenen Flughafen ist immerhin eine Gesamtfläche von über 1.500 Hektar – das entspricht etwa der Größe von über 2.000 Fußballfeldern – zu versorgen.

Energiemanagement mit NB-IoT

Als Teil einer umfassende Digitalstrategie stießen die Verantwortlichen ein Pilotprojekt an. Dabei kam der Austausch der gesamten Zählerinfrastruktur sowohl aus Zeit- als auch aus wirtschaftlicher Perspektive nicht in Frage. Zudem war es das Ziel, keine neues Informationssilo aufzubauen. Folglich fiel die Entscheidung zugunsten einer Retrofit-Strategie, mit der die vorhandenen, analogen Zähler aufgerüstet und in eine IoT-Infrastruktur eingebunden werden sollten. Hierfür wurde im Rahmen des Projekts eine Auswahl an Stromzählern mit sogenannten EnergyCams ausgestattet. Dieses speziell entwickelte Kamerasystem macht ein Foto des Zählerstandes auf dem Rollenzähler, digitalisiert diesen durch eine integrierte Software und überträgt ihn an eine angebundene IoT-Plattform. Zudem nutzen die Kameras Batterien als Stromquelle – mit einer Lebensdauer von bis zu sechs Jahren. Dies ist möglich, da NB-IoT nur wenig Energie benötigt und die EnergyCams nicht permanent Daten übermitteln, sondern nur zu den definierten Zyklen . Hier entfallen folglich sowohl das Verlegen eines externen Stromanschlusses als auch Wartungsaufwände. Das macht das System äußerst flexibel.

Die Übertragung der Daten in Echtzeit erfolgt über die neue Mobilfunktechnologie bzw. den Übertragungsstandard Narrow-Band-IoT (NB-IoT), die dem Flughafen auch perspektivisch ganz neue Einsatzfelder von Sensoriken eröffnen. Denn diese neue Art der schmalbandigen Kommunikation mit „Dingen“ ermöglicht die kostengünstige Übertragung von kleinen Datenmengen über lange Zeiträume hinweg. Neben der hohen Reichweite und Gebäudedurchdringung punktet diese LPWAN-Technologie auch mit dem erwähnten, geringen Energieverbrauch, einer hohen Netzwerksicherheit und Zuverlässigkeit in der Datenübertragung.

Die smarte „Airport City“

Die Vorteile dieser Lösung liegen auf der Hand: Mit Hilfe des Retrofittings ist ein Auslesen des Stromverbrauchs ohne manuellen Aufwand und ohne Austausch der Infrastruktur möglich. Im Ergebnis stehen die Daten digitalisiert zur Verfügung – eine Grundvoraussetzung für die wirtschaftlich sinnvolle, automatische Datenerfassung in Echtzeit. Der Flughafen erzielt hierdurch maximale Transparenz über die Verbrauchsdaten. Gleichzeitig sinkt die Fehlerquote in der Datenverarbeitung dank ausbleibender Medienbrüche. Die Verantwortlichen sind zudem in der Lage, bei ungeplanten Verbrauchsänderungen geeignete Maßnahmen einzuleiten.

Last but not least erlaubt die Gesamtarchitektur jederzeit weitere Zähler oder auch andere NB-IoT- Anwendungen in das System einzubinden - mit positivem Effekt auf den TCO (total cost of ownership). Zu den perspektivisch interessanten Anwendungsfällen zählt z. B. das sogenannte Asset Tracking für Transporteinheiten, Geräte oder Werkzeuge. Durch eine entsprechende Anwendung sind diese jederzeit lokalisierbar. Hierdurch ist bspw. eine optimierte Einsatzplanung möglich. Zudem sind Flughäfen in vielerlei Hinsicht großen Städten sehr ähnlich, wodurch auch Anwendungen aus dem Umfeld der „Smart City“ in den Fokus rücken. Denkbar sind z. B. Beleuchtungskonzepte für Parkplätze, Hallen und Fahrwege, eine optimierte Bewirtschaftung und Steuerung von Parkraum (Parkraummanagement) oder ein Monitoring von Flüssigkeitsständen oder Gasen in Schächten und Kanälen. Einen echten Mehrwert und Teil der „smarten Airport City“ kann nicht zuletzt auch die Überwachung der Luftqualität innen wie außen bieten.

Pilotprojekt ebnet Weg ins IoT

Energiedatenmanagement ist längst zu einer zentralen Herausforderung für viele Unternehmen avanciert – auch für Flughäfen. Nur selten stehen jedoch die Mittel zur Verfügung ad-hoc die gesamte – nicht IoT-fähige- Infrastruktur auszutauschen. Gleichzeitig ist schnelles Handeln gefragt. In einem renommierten, deutschen Flughafen zeigt ein abgeschlossenes Pilotprojekt, wie eine bestehende Infrastruktur im Nachhinein IoT-fähig gemacht werden kann - in diesem konkreten Beispiel dank NB-IoT, Energy-Cams und dem Anschluss an eine IoT-Plattform. Diese hat sogar den Charme künftig für weitere smarte Projekte genutzt werden zu können.

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