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Dezentrale Anlagenfernüberwachung über das Internet

Der aktuelle Trend zu dezentralen Energieerzeugungsanlagen und deren intelligenter Vernetzung zu so genannten Smart Grids erfordert eine effiziente Überwachung und Steuerung mittels moderner, webbasierter Fernüberwachungssysteme. Seit kurzem bieten auch die Stadtwerke Buchen als Fullservice-Provider für Photovoltaikanlagen ihren Kunden ein herstellerunabhängiges Portal für die Energiefernwartung.

Mit steigenden Energiekosten, strengeren Umweltauflagen und hohem Wettbewerbsdruck gewinnt das Energiemanagement immer mehr an Bedeutung. Nur wenn die Energiedaten erfasst, visualisiert und ausgewertet sind, können Maßnahmen zur Reduzierung des Verbrauchs bzw. zur Effizienzsteigerung der Erzeugung in die Wege geleitet und somit Betriebskosten eingespart werden.
Mithilfe des Webfactory Energiemanagementsystems (EMS) werden der Energieverbrauch bzw. die erzeugte Energie einer Anlage transparent und das Einspar- bzw. Optimierungspotenzial sichtbar (Bild 1). Das EMS ist ein Data Warehouse mit rollenbasierter Benutzerzugriffssteuerung und entspricht der DIN EN 16001 und DIN ISO 50001. Die Norm bzw. der Normentwurf beschreibt die Anforderungen an ein Energiemanagementsystem zum Zweck der nachhaltigen Steigerung der Energieeffizienz.

Vielfältige Anwendungsgebiete
Die Anwendungsgebiete des EMS sind vielfältig. Im Bereich der regenerativen Energien ist es für Wasser- und Blockheizkraftwerke sowie für Windenergie-, Photovoltaik-, Geothermie- und Biogasanlagen geeignet. Im Gebäudemanagement bietet sich der Einsatz für Heizungs-, Lüftungs-, Klimatisierungs-, Beleuchtungs- und Wasserversorgungsanlagen an. Weitere Anwendungsfelder sind Produktion, Einzelhandel und Logistik.
Dank seiner offenen Kommunikationsschnittstellen ist das EMS in der Lage, Messdaten von unterschiedlichen Anlagensteuerungen auf einem Internetportal zusammenzuführen. Dies unterscheidet das System von proprietären Fernüberwachungslösungen. Wartungstechniker, Facility Manager, Controller und Anlagenbetreiber können über das EMS jederzeit im Internet, unabhängig vom Ort und auch mobil, mit jedem gängigen Webbrowser den ordnungsgemäßen Betrieb ihrer Anlage in Echtzeit überwachen und aussagekräftige Reports zur Wirtschaftlichkeits- und Fehleranalyse sowie detaillierte Abrechnungen abrufen.

Energiefernwartung für Endkunden
Die Stadtwerke Buchen, ein Dienstleistungsunternehmen mit rund 40 Mitarbeitern und Umsatzerlösen von 24,3 Mio. € (2009), versorgen die 18 500 Einwohner der Stadt Buchen in Baden-Württemberg sowie Teile der Region mit Strom, Erdgas und Wasser sowie verschiedenen Dienstleistungen. Außerdem ist das Unternehmen ein Fullservice-Provider für Photovoltaikanlagen im Neckar-Odenwald-Kreis, dessen Kompetenzen in der Planung, dem Vertrieb und dem Bau von Solarstromanlagen liegen.
Photovoltaikanlagenbesitzer hatten bisher häufig keinen ständigen Zugriff auf die aktuelle Einspeiseleistung und die Messwerte ihrer Anlage. Ausfälle wurden daher oft nicht zeitnah erkannt und der Break Even damit später erreicht. Viele der auf dem Markt angebotenen Scada-/HMI-Lösungen sind entweder proprietäre oder lokale, also nicht oder nur eingeschränkt über das Internet zugängliche Anwendungen. Beides führt zu Folgekosten bei der Installation, Administration und Wartung und bietet nur einen eingeschränkten Leistungsumfang.

Mit dem „SWB-Portal für die Energiefernwartung“, dem herstellerunabhängigen Portal zur Überwachung von Photovoltaikanlagen auf Basis des EMS, werden wichtige Messwerte in Echtzeit erfasst und ausgewertet (Bild 2). Insbesondere können die aktuellen und historischen Einspeise- und Ertragswerte sowie die eingesparte Kohlendioxidmenge abgerufen werden. Bei einem Störfall werden Anlagenbesitzer und Wartungsunternehmen via SMS, E-Mail, Sprachnachricht oder Fax benachrichtigt, um Ausfallzeiten zu minimieren und somit finanzielle Einbußen so gering wie möglich zu halten. Wer bei einer Störung in welcher Form benachrichtigt wird, lässt sich bequem via Webbrowser einrichten.

Nutzung moderner Internet-Präsentationstechnologie
Das Fernüberwachungssystem basiert auf dem Microsoft SQL Server 2008 und der Internet-Präsentationstechnologie Microsoft Silverlight für die Rich Internet Application. Durch die Integration dieser Präsentationstechnologie ist die Anwendung vollständig vektorbasiert und passt sich ohne Qualitätsverlust an die Bildschirmauflösung des jeweiligen Anzeigegerätes an. Dank Silverlight ist die Nutzeroberfläche nicht nur ansprechend gestaltet, sondern kann auch mit anspruchsvollen Business-Anwendungen verknüpft werden.

Silverlight ist ein schlankes, kostenloses Plug-In für alle gängigen Browser, das die Kernfunktionen von Microsoft.Net betriebssystem- und plattformübergreifend für Web- und Desktop-Anwendungen bereitstellt. Silverlight hat ein flexibles Programmiermodell mit breiter Unterstützung für eine Vielzahl von Programmiersprachen und Frameworks, wie Ajax, Visual Basic, .Net, C#, Java Script, Python und Ruby, und lässt sich nahtlos in bestehende Web-Anwendungen und gängige Server-Umgebungen integrieren.
Die integrierte Entwicklungsumgebung von Silverlight sorgt für Stabilität und Skalierbarkeit. Vor allem überzeugt, dass neben dem ausgezeichneten Nutzererlebnis die Grafikobjekte mit Intelligenz, das heißt Funktionalität, versehen werden können. Silverlight-Anwendungen kommen ohne Active-X-Controls aus, die als potentiell unsicher gelten und daher oft durch Sicherheitseinstellungen blockiert werden. Zur Anzeige des „SWB-Portals“ auf dem PC des Kunden ist keinerlei Zusatzsoftware nötig.

Betriebssicherheit und Konnektivität
Der Application Server des Portals lässt sich über Standardschnittstellen in eine bestehende IT-Landschaft integrieren und bietet Schnittstellen zu gängigen Datenloggern. Diese senden in regelmäßigen Abständen Messwerte via DSL, GSM oder Satellit an den Application Server, einem Bestandteil von Windows Server 2008, der die Daten sammelt und diese aufbereitet an das Data Warehouse des SQL-Servers weitergibt. Umfangreiche Statistiken zur Einspeisevergütung, Störhäufigkeit, Stördauer und ein Benchmark mit anderen Anlagen werden per E-Mail zu frei wählbaren Zeiten zugestellt und sind online abrufbar.
Zur Überwachung der Photovoltaikanlagen stehen den SWB-Kunden die Geräte der Solarlog-Serie zur Verfügung. Die Gerätevariante Solarlog 500 unterstützt bis zu zehn Wechselrichter und die Variante Solarlog 1.000 bis zu 100 Wechselrichter.

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Bild 1. Das Energiemanagement-system (EMS) von Webfactory im Überblick

Bild 2. Das Portal der Stadtwerke Buchen zur Energiefernwartung

Autor: Dipl. Ing. (FH) Bernhard Böhrer MBA ist Geschäftsführer der Webfactory GmbH in Buchen.