Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IISAufgrund der hohen Kosten für die Nachrüstung von digitalen Gebäudeservices sind diese in bestehenden Gebäuden heutzutage nur selten anzutreffen. Die Hauptkosten entstehen durch die Installation zusätzlicher Sensoren, Zählpunkte und deren Anbindung an Kommunikationsnetze sowie die logische Integration der Daten, also die Konfiguration der Systeme. Bei drahtgebundenen Sensor- und Zählersystemen ist besonders die Verlegung von Kabeln kostenaufwendig. Diese Kosten lassen sich durch funkbasierte Lösungen zu großen Teilen einsparen, bei diesen ergibt sich jedoch die Herausforderung der Kommunikationssicherheit und Energieversorgung.
© Flughafen München
SKAMO – Skalierbares Anlagenmonitoring in großen Liegenschaften
Ausgangssituation
Rückblick: Seit 2019 wurden mit dem Forschungsverbund „FutureIoT“ mehrere Use Cases mit etwa 70 Sensoren am Flughafen München durchgeführt, darunter eine detaillierte Analyse der raumlufttechnischen Anlagen im Terminal 1 und die Fernauslesung von Zählern. Im September 2021 wurde ein weiterer Schritt in Richtung Produktion gemacht, indem eine Basisstation von der Firma Swissphone bereitgestellt wurde.
In den Gebäuden und auf den Grundstücken des Flughafens München existieren umfangreiche Energiesysteme aus Erzeugern von Strom, Wärme und Kälte bzw. Speichern und Verbrauchern. Dabei kann es regelmäßig zu einem unnötigen Energieverbrauch kommen, beispielsweise wenn isolierte Teilsysteme fehlerhaft oder nicht aufeinander abgestimmt sind.
Nun gilt es, die ca. 280.000 Datenpunkte in der heutigen Gebäudeautomation des Flughafens München miteinander zu verbinden, um das Energie- und Lastenmanagement zu optimieren. Dies soll möglichst kostengünstig erfolgen. Gleichzeitig muss die dafür verwendete Lösung auch bei einer so hohen Zahl an Datenpunkten zuverlässig in der Kommunikation sein und möglichst wenig Energie benötigen.
Lösung
Gemeinsam mit dem Flughafen München, der WEPTECH elektronik GmbH und Volue ASA hat das Fraunhofer IIS das Projekt „Skalierbares Anlagenmonitoring in großen Liegenschaften“ (SKAMO) ins Leben gerufen. Mit einem effizienten und umfassenden Rollout der mioty®-Technologie soll die Herausforderung im Energie- und Lastmanagement im Projekt gelöst werden. mioty® ist eine drahtlose LPWAN-Technologie, die zuverlässig und mit wenig Stromverbrauch eine große Anzahl an Sensorknoten für das Internet der Dinge (IoT) über große Reichweiten anbinden kann.
Im Projekt wird ein automatisierter Stammdatentransfer sowie sensornahe und drahtlos rekonfigurierbare Datenverarbeitung mit mioty® am Flughafen getestet. Zusätzlich wird eine intelligente Datenbasis entwickelt, die die übermittelten Stammdaten automatisch in digitale Services integriert oder es den Services ermöglicht, sich selbst automatisch zu konfigurieren. Die Sensordaten werden genutzt, um weitergehende Analysen der Betriebszustände von Versorgungsnetzen, Verbrauch und Erzeugung zu ermöglichen.
Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Das SKAMO-Projekt ist im Mai 2022 mit einer Laufzeit von 36 Monaten und einem Fördervolumen von ca. 2 Mio. Euro gestartet.
Nutzen
Durch die Implementierung eines automatischen Energiemanagements mit mioty® im Gebäudebestand und die daraus resultierende Optimierung des Energie- und Lastmanagements können erhebliche Mengen an Energie, Kosten und CO2-Emissionen eingespart werden. Dies ermöglicht einen wichtigen Beitrag zur Energiewende im Gebäudesektor, indem die Nutzung erneuerbarer Energiequellen optimiert wird, um den Bedürfnissen des Angebots gerecht zu werden.
Der Flughafen München ist aus mehreren Gründen ein geeigneter Demonstrations- und Teststandort für dieses Projekt. Durch den Betrieb eines eigenen Blockheizkraftwerks wird Energie erzeugt, die in vielen Gebäuden und technischen Anlagen verbraucht wird. Dies bietet die Möglichkeit, den gesamten Zyklus von der Energieerzeugung bis hin zum -verbrauch als Ganzes zu untersuchen und zu optimieren. Des Weiteren sind viele der Gebäude seit 1992 in Betrieb. Daher kann analysiert werden, wie sich die Lösungen, die in diesem Projekt entwickelt werden, in eine langjährig bestehende Infrastruktur mit einem großen Volumen an Bestandsdaten integrieren lassen.