Treiber für IoT und Smart City

11.04.2019 – Die Thüga SmartService GmbH begleitet Stadtwerke bei der Entwicklung zum digitalen Versorger – und setzt dabei auf LoRaWAN.

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) vernetzt Sensoren zur Erhebung von Informationen und Daten durch eine stets und überall verfügbare Netzwerkverbindung. Es verarbeitet die Daten in vorhandenen Systemen und macht sie dadurch nutzbar – und ist damit die Basis für eine Smart City. „Bei der Umsetzung solcher IoT- und Smart City-Projekte können Stadtwerke als Partner der Kommunen eine entscheidende Rolle übernehmen“, ist Benedikt Altschuh, Projektleiter LoRaWAN bei Thüga SmartService überzeugt. Der einfache Grund: Das Bereitstellen von Versorgungsinfrastruktur ist das Kerngeschäft und die Kernkompetenz von Stadtwerken. Im Hinblick auf Smart City-Anwendungen ist aus Sicht des Experten ein digitales Funknetz auf Basis von LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) die ideale Infrastruktur zur Vernetzung: „Es ermöglicht die Digitalisierung bestehender Versorgungsnetze und Geschäftsfelder sowie essentielle Aufgaben und Funktionen einer intelligenten Stadt“, führt Altschuh aus. Für die Stadtwerke selbst ergeben sich daraus Chancen auf komplett neue Angebote sowie die Möglichkeit, die Rolle als Vor-Ort-Versorger auch nachhaltig weiterzuentwickeln.

Aktuell stecken IoT und Smart City noch in den Kinderschuhen. Insgesamt sind weltweit bislang etwa 27 Milliarden Geräte vernetzt. Die Anwendungen gehen dabei von Smartphones über autonome Personenkraftwagen bis hin zur intelligenten Haussteuerung. Bis zum Jahr 2030 sollen es schon 125 Milliarden Geräte sein. Derzeit schreitet aber vor allem die Vernetzung von „unsichtbaren“ Geräten voran. Genau dort liegt nach allgemeiner Einschätzung ein großes Potenzial für Kosteneffizienz und Mehrwertdienstleistungen. Namentlich sind hier zum Beispiel digitale Strom-, Gas-, Wasser- und Wärmezähler gemeint, die Live-Daten zur Verbrauchs- und Kostenoptimierung liefern. Aber auch Versorgungsnetze, die über Sensoren Daten für die Netzsteuerung liefern, oder Parkplätze und Abfallcontainer, die melden, wenn sie belegt oder voll sind, zählen zu solchen unsichtbaren Anwendungen. Für eine reibungslose Kommunikation dieser vielfältigen Geräte ist ein reichweitenstarkes, kostengünstiges und energieeffizientes Funknetz unabdinglich.

LoRaWAN als Smart City Infrastruktur

LoRaWAN setzt hier an. Das LoRaWAN-Netz bietet einerseits eine hohe Reichweite und Durchdringung bis tief in Schächte und Keller hinein. Andererseits weist LoRaWAN eine hohe Energieeffizienz auf, die einen autarken Betrieb von IoT-Geräten über Jahre hinweg gewährleistet. Benedikt Altschuh: „Selbst Nischenanwendungen werden ökonomisch attraktiv, weil das Netz eine hohe Kosteneffizienz verspricht.“

Smart City-Baukasten

Die Vorteile, die LoRaWAN, IoT und Smart City für Stadtwerke bieten, will die Thüga SmartService für ihre Kunden erschließen. Gemeinsam mit Partnerunternehmen hat das Netzwerk kommunaler Wasser- und Energieversorger einen Baukasten an Lösungen für intelligente und nachhaltige Städte entwickelt. „Unser Baukasten wächst stetig weiter, denn so unterschiedlich wie die Städte sind auch deren Anforderungen an smarte Lösungen”, erklärt Benedikt Altschuh und führt aus: „Während manche Städte mit hoher Verkehrsbelastung und Parkplatznot kämpfen, steht für andere Regionen die Hochwasserprävention an erster Stelle. Andernorts gilt es mit geringen Wasserressourcen effizient zu wirtschaften und Verluste zu vermeiden.”

Herzstück des Thüga-Baukastens für Smart Cities ist ein intelligentes IoT-System zur Verwaltung von Netz, Geräten und Anwendungen. Es ermöglicht dabei die effiziente Umsetzung unterschiedlicher Anwendungen für Städte und Versorger.

Echtzeiterfassung und Überwachung von Pegelständen

Foto: shutterstock

Ein Anwendungsbeispiel dafür liefert die badenova-Gruppe. Gemeinsam mit Thüga SmartService testet der Energieversorger aus Baden-Württemberg derzeit LoRaWAN-fähige Drucksensoren, die für die Überwachung von Pegelständen eingesetzt werden. Müssen bislang sogenannte Stauwärter bei Starkregen jedes einzelne Hochwasserrückhaltebecken anfahren, um zu prüfen, wie schnell das Wasser steigt, wird diese Aufgabe nun von den elektronischen Drucksensoren übernommen. Mithilfe einer solchen IoT-Anwendung kann die Überwachung also erheblich vereinfacht werden.

Die Drucksensoren sind bereits im Pilotversuch im Einsatz. Hierfür hat die zuständige bnNETZE ein Hochwasserrückhaltebecken mit den Geräten ausgestattet: Diese übertragen den aktuellen Höhenstand über das LoRaWAN-Netz in das Abwasser-Leitsystem in der Verbundwarte. Dort werden die gemessenen Werte in Echtzeit erfasst und gespeichert. Bei Überschreitung eines hinterlegten Grenzwerts informiert das Personal der Verbundwarte die zuständigen Stauwärter. Somit müssen die Becken nur noch nach Bedarf angefahren werden. „Durch die permanente Übertragung der Höhenstände ist es den Stauwärtern auch möglich, schon vor Erreichen der Grenzwerte selbst die Höhenstände zu überprüfen und so das Verhalten der Becken während eines Starkregenereignisses zu beobachten”, erklärt Lea Treick, Koordinatorin von E-MAKS, einem am Projekt beteiligten Tochterunternehmen der badenova-Gruppe.

Zu Testbeginn wurden die Daten in Zehn-Minuten- Intervallen übertragen und in einem Webportal bereitgestellt. Inzwischen ist eine Schnittstelle in das Leitsystem der bnNETZE eingerichtet. Langfristig sollen die gewonnenen Daten auch Dritten – etwa der Hochwasserzentrale des Landes Baden-Württemberg – zur Verfügung gestellt werden. Damit könnten die Daten für weitere Zwecke verwendet werden – ganz im Sinne einer vernetzten Gesellschaft. „Es war zwar nur ein Test, die Lösung hat aber schon jetzt gute Argumente auf ihrer Seite”, so Benedikt Altschuh. Gemeint ist damit nicht nur eine Arbeits- und Zeitersparnis für Mitarbeiter – durch den Batteriebetrieb und die Fernübertragung ist das Ausstatten der Becken mit solchen Drucksensoren günstiger als vergleichbare Referenzsysteme. „Ein klares Zusatzargument”, erklärt auch Lea Treick. „Trotzdem muss sich LoRaWAN bei diesem Pilotprojekt erst noch beweisen: Wir wollen herausfinden, ob die Technik auch bei extremen Starkregenereignissen sicher funktioniert und eine wertvolle Zusatzinformation für den Stauwärter liefert.”

Strategische Ausrichtung auf die Zukunft

Stadtwerke, die durch die Realisierung solcher intelligenter Dienste einen strategischen Schritt in die Zukunft machen, finden bei Thüga SmartService umfangreiche Unterstützung: Das Unternehmen erbringt den Proof-of-Concept in der Pilotierungsphase vor Ort und identifiziert geeignete IoT-Lösungen. Zudem nimmt Thüga SmartService eine bedarfsorientierte Funknetzplanung vor und erarbeitet ein Konzept zum Aufbau einer IoT-Infrastruktur.

Gemeinsam mit dem Kunden erfolgt dann der Aufbau des Netzes und die Anbindung an das vorhandene IoT-Netzwerk von SmartService, bevor schließlich das IoT-Funknetz in den produktiven Bereich übergeht. Auf dieser Basis erfolgt dann die Umsetzung von maßgeschneiderten IoT-Dienstleistungen – zur Anwendung durch den Versorger selbst und als attraktives Angebot für Städte, Gewerbe, Wohnungswirtschaft und Bürger. (jr)

Kontakt: Thüga SmartService GmbH, Benedikt Altschuh, 95119 Naila, Tel. +49 (0) 9282 99 99 0, info@smartservice.de

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