NITES EnMS - Technische Lösung für Energieeffizienz

Datenerhebung und -übertragung

Die Anzahl der überwachten Variablen und die Methode der Datenerhebung werden den örtlichen Gegebenheiten angepasst.

Für die Übertragung von Messdaten von Zählern und Sensoren an die Leitstelle müssen in erster Linie Anforderungen an die niedrigste Fehlerrate bzw. an Datenverlust gestellt werden. Wenn die Daten in den Zählern nicht archiviert werden, würde ein möglicher Fehler bei der Übertragung, beispielsweise durch eine Kollision mit einem anderen Kommunikationsgerät, zu ihrem irreversiblen Verlust führen. Die Datenübertragung muss daher vor Fehlern geschützt werden. Es gibt mehrere mögliche Ansätze, die vom gewählten Kommunikationsprotokoll, der Topologie der Datenerfassung, den verwendeten Zählern und Sensoren abhängen.

In Fällen, in denen Zähler und Sensoren bereits in der Organisation installiert sind, passt sich NITES EnMS an bestimmte Besonderheiten der Standorte der Organisation an. Es werden mehrere Kommunikationskanäle verwendet, darunter: Ethernet, Glasfaser, Wi-Fi, BPL, PLC, RS232 / 485, GPRS, RF-Netzwerk, ZigBee, M-Bus, MODBUS usw.

Es werden mehrere Protokolle unterstützt, darunter: DLMS / Cosem, IEC1107, IEC61107, IEC 62056-21, LonWorks, Euridis, M-Bus, Impulse, sowie mehrere verschiedene Smart Meter-Anbieter.

Daten einzelner Zähler und Sensoren werden an einem Ort gesammelt und temporär archiviert. Die Sammelfunktion wird durch Hardware- und Software-Datenhubs ermöglicht, die gleichzeitig die empfangenen Daten in ein anderes Kommunikationsprotokoll und/oder eine andere physikalische Schicht zur Datenübertragung umwandeln. Ein Konzentrator kann für eine größere Anzahl von Messpunkten verwendet werden, deren Anzahl abhängig von der Position des Zählers in den Anlagen und der angestrebten Leistung bestimmt wird.

Hubs sind programmierbar und bieten mehr Funktionalität (z. B. die Möglichkeit, Daten von anderen Zählertypen mit analogem oder binärem Datenübertragungsmodus zu empfangen).

Auf Leitstellenebene kommunizieren alle EnMS-Subsysteme wie alle anderen Informationssysteme der Organisation über den Standard ESB (Enterprise Service Bus) auf Basis der IEC 61968-Standards miteinander.

Überwachungsmethoden

Bezüglich der Spezifikation geeigneter Zähler- und Sensortypen, die den Energieverbrauch in der erforderlichen Frequenz überwachen würden, sind nachfolgend einige Optionen aufgeführt.

Bei Strom richtet sich die Datenerhebung nach dem installierten Zählertyp.

Bei Dauermessstellen (dh Messungen vom Typ A oder B oder ggf. S, die in der Regel an ein Verteilungsnetz mit einer Reserveleistung von 100 kW und mehr oder mit einem Hauptschalter mit Nennstrom von 200 A und mehr angeschlossen sind) ist es am kostengünstigsten, 15-Minuten-Datenwerte zu nutzen, die die Vertriebsgesellschaft den Kunden zur Verfügung stellt. Die Verbrauchsmuster sind jedoch mit einer Verzögerung von einem Tag verfügbar, sodass es unmöglich ist, den Verbrauch in Echtzeit zu verwalten.

Eine weitere Möglichkeit, die auch für Subtraktionspunkte (Messung Typ C) genutzt werden kann, besteht darin, den Impulsausgang S0 unterhalb des Zählerchassis zu aktivieren und neben dem Zähler einen Impulssensor mit integriertem Kommunikationsmodul zu installieren. Diese Lösung weist Einschränkungen in ihrer Verwendbarkeit für das Echtzeit-Sampling-Management auf.

Die dritte Möglichkeit ist die Installation eines sekundären elektronischen Zählers des entsprechenden Typs mit der Möglichkeit der kontinuierlichen Messung aller Grundgrößen (Strom und Spannung in jeder Phase, Wirk- und Blindleistung induktiv oder kapazitiv in beide Richtungen). Der Zähler sollte über einen leistungsstarken Datenausgang (vorzugsweise Ethernet) verfügen und je nach verwendeten Hubs über Speicher für die Aufzeichnung von Profilen (aggregierte 15-Minuten-Werte in einer Stunde) verfügen oder nicht.

Die Kabel zwischen Zähler und Hub sind bewusst so angeordnet, dass eine zuverlässige Datenübertragung gewährleistet ist. Kontinuierliche Datenmessungen ermöglichen dann den zukünftigen Einsatz von Zählern, um die Größe des Schalters oder den vereinbarten Spitzenverbrauch von 15 Minuten in einer Stunde zu optimieren.

Bei Subtraktionsstellen mit einer Stromaufnahme von 100 A können direkte Messungen installiert werden, indirekte Abtastung ist bei Abflüssen mit höherem Leistungsbedarf bereits Standard (durch auf jeder Phase installierte Messtransformatoren/Spulen, die die Verbrauchsmerkmale messen und auf den Zähler übertragen).

Unterzähler, die an ausgewählten Teilstichproben installiert sind, können dann mit günstigeren Modellen angesprochen werden (entweder wieder mit einem elektronischen Typ mit Ethernet-Datenausgang oder mit einem Impulsausgang und einer Datenkommunikationseinrichtung).

Datenarchivierung, Analyse und Prognose

Es gibt mehrere Gründe für eine zentrale Datenarchivierung. Der erste und wichtigste Aspekt besteht darin, der Organisation eine zentrale Erfassung des Energieverbrauchs in verschiedenen Formen zu ermöglichen.

Die Leitstelle dient dem Bedarf elektronischer Langzeitdatenarchive, deren fortlaufender Analyse und anschließender Auswertung. NITES AMM (Automated Meter Management) wird in herkömmlichen Systemen zum Sammeln von Daten von einer großen Anzahl von Zählern verwendet. Die Datenarchivierung ist nur eine der Funktionen von NITES AMM.

Das MDM-System (Meter Data Management) von NITES arbeitet mit der Verarbeitung von von AMM gesammelten und archivierten Daten sowie manuell gesammelten Daten von alten elektromechanischen Zählern.

Die Existenz einer großen Menge historischer Verbrauchsdaten ist eine äußerst wertvolle Grundlage für die Datenanalyse und das Energiemanagement. Liegen ausreichend lange Zeitreihen zum Energieverbrauch einzelner Organisationseinheiten vor, so ist es möglich, den Verbrauch der Organisation in der kommenden Periode mit zusätzlichen Erkenntnissen über die geschätzte Entwicklung der klimatischen Bedingungen zu modellieren (Targeting).

Wenn mehrere Gebäude für denselben Zweck genutzt werden (z. B. für Bildungs- oder soziale Zwecke), gibt es eine andere Möglichkeit, diese in absoluten Werten zu vergleichen, oder besser durch Umrechnung in eine entsprechend gewählte Referenzeinheit, wie z. B. Bodenfläche oder Anzahl der gewöhnlich anwesenden Personen (Benchmarking).

Auf diese Weise ist es möglich, die Geräte zu identifizieren, die am meisten Energie verbrauchen und ihnen besondere Aufmerksamkeit zu schenken.

Eine weitere nützliche Funktion des Systems besteht darin, genau zu prüfen, wie sich die anschließend beschlossenen Energiesparmaßnahmen in anderen festgelegten technischen oder obligatorischen Maßnahmen widerspiegeln. Auf diese Weise ist es mit NITES EnMS möglich, den Nutzen bestimmter etablierter Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs besser zu bewerten und mögliche Verbesserungen vorzuschlagen, um in Zukunft noch bessere Ergebnisse zu erzielen, wenn die Lösung auf andere Einrichtungen und Gebäude der Organisation angewendet wird.

Bei Strom besteht bei der Einführung von kontinuierlichen Verbrauchsmessungen die Möglichkeit, die gemessenen Daten bezüglich der Verbrauchsgrenze mit der Ist-Situation zu vergleichen, die zuerst in das System einzugeben ist. Das Ergebnis kann beispielsweise die Feststellung sein, dass der Grund für die hohe Belastung des Hauptschalters die Überlastung einer der Phasen ist oder einfach das fehlende Bewusstsein für die Möglichkeit der Reduzierung.

Die Fähigkeit des Systems, Ineffizienzen zu erkennen, verbessert sich im Laufe der Zeit, wenn die Datenmenge, die auf überwachten Geräten gesammelt wird, wächst oder zunimmt.

Das implementierte System erlangt sukzessive „Intelligenz“ und kann zu einem echten zentralen Disponenten von Gebäuden und Anlagen werden, insbesondere wenn es sukzessive auf andere Funktionen wie Überwachungstechnologien und mögliche Ausfälle, Bedienereingriffe, vorausschauende Steuerung von Wärmequellen oder Klimawandel aufgerüstet wird.

Das so installierte System muss sicher nicht komplett neu konstruiert werden.

Nach der Entscheidung für die NITES EnMS-Lösung besteht der nächste Schritt darin, eine Spezifikation der Kosten und Einsparpotenziale zu erstellen, dann einen Plan und Fristen für die Umsetzung, alles für eine langfristige Nachhaltigkeit.