Daten-Drehkreuz

Digitales

Daten sind das neue Öl, heißt es. Am Flughafen Stuttgart haben Experten eine Datenplattform installiert, die Erzeugung und Verbrauch besser verzahnt als früher.

28. Mai 2018

Auch wenn der Stuttgarter Flughafen nachts für die Öffentlichkeit gesperrt ist, zur Ruhe kommt der Airport eigentlich nie. Irgendwas ist immer. Egal ob tags oder nachts, die Versorgung mit Strom, Wärme oder Kälte muss stets gewährleistet sein. Damit Erzeugung und Bedarf bestmöglich harmonieren, nutzt der Flughafenbetreiber eine spezielle IT-Plattform, die ein Konsortium aus Wissenschaft und Wirtschaft zwischen 2015 und 2017 entwickelt hat.

Perlenfischer im Datenmeer

Auf Basis einer Smart-Data-Plattform steuert der Flughafen seine technischen Anlagen prognosebasiert und optimiert sie auf Grundlage der aktuellen Rahmenbedingungen. Und das über alle Energieträger hinweg.

Der Flughafen reduziert so Energiekosten, steigert die Energieeffizienz und optimiert den Eigenverbrauch. Die Entwicklungskosten für die Plattform übernahm das Bundeswirtschaftsministerium; der Grund: Weil die Energiewende die Strukturen der Energieversorgung grundlegend verändert, braucht es neue Blaupausen für den Betrieb energieintensiver Unternehmen und kritischer Infrastrukturen.

Oberste Prämisse: möglichst wenig Reibungsverluste im Verhältnis zwischen Erzeugung und Bedarf, wobei sich beide Parameter – teils kurzfristig – ändern können.

BMWi-Förderprogramm

Wie gelingt es, beides unter einen Hut zu bekommen und zugleich Energie zu sparen? Die Antwort auf diese Frage ist wichtig für den Alltagsbetrieb und die Versorgungssicherheit der nächsten Jahrzehnte.

Damit das auch klappt, braucht es Erfahrung und Werkzeuge. Pilotprojekte sollen Best Practice Beispiele liefern, die dann bundesweit Schule machen und neue Standards setzen. Das Stuttgarter Projekt mit dem Namen Smart Energy Hub war Teil des BMWi-Technologieprogramm ‚Smart Data – Innovationen aus Daten‘, das insgesamt 13 Projekte umfasst.

IT-Spezialist Seven2one aus Karlsruhe hat für das Flughafenprojekt eine intelligente Datendrehscheibe entwickelt, die Sensordaten aus der Gebäudeleittechnik sowie Wetter- und Marktdaten verarbeitet.

Dort werden neben den Inputdaten für die angebundenen Prognose- und Optimierungsalgorithmen auch die Ergebnisse gespeichert und über eine webbasierte Oberfläche für Expertenanalysen bereitgestellt. Das ermöglicht es den Experten vom Flughafen, das System vorausschauend und kostenoptimal zu steuern.

Seven2one und deren Projektpartner nutzten das existierende Energiemanagementsystem des Flughafens als Basis für eine Weiterentwicklung zu einem prognosebasierten Energieoptimierungs- und Steuerungssystem in Echtzeit für Strom, Wärme, Kälte, Lüftung und Klima.

Nach dem Projektmotto Big Data zu Smart Data mussten die Projektpartner einen Weg finden, viele verteilte Daten sinnvoll und integriert für konkrete Weiterverarbeitungsschritte oder Entscheidungen nutzbar zu machen.

Strom, Wärme, Kälte und Klima

»Konkret bedeutete das, die vorhandene IT-Landschaft am Flughafen zu verstehen und neben Flughafendaten auch weitere Informationsquellen wie Wetterprognosen und Börsendaten effizient anzubinden«, sagt Michael Häfele, Projektleiter bei Seven2one. Ferner musste über Architektur und Datenmodellierung eine sinnvolle Weiterverarbeitung ermöglicht werden, um Ergebnisse mit Mehrwert zu liefern, so Häfele. Lastspitzen sind teuer.

»Insbesondere das Lastspitzenmanagement für Strom stellt eines der zentralen Aufgaben am Flughafen dar«, so Häfele. Darum sollte das Projekt unter anderem dafür sorgen, dass der Flughafenbetreiber durch Lastspitzenmanagement und bestmögliches Zusammenspiel von Verbrauch und Erzeugung Geld sparen kann im Umfang von 100.000 Euro im Jahr, heißt es auf der Projektwebsite smart-energy-hub.de.

Am Flughafen gibt es bereits seit Jahren Lastspitzenmanagement für Strom. Seven2one und Partner entwickelten eine Lösung, um den Einsatz des Lastwächters auf ein Minimum zu reduzieren. Der Lastwächter detektiert ein Überschreiten der definierten Lastspitze und versucht durch gewisse Regeln, wie das Abschalten von Verbrauchern, innerhalb dieser Viertelstunde im Mittelwert unterhalb der Bezugsgrenze zu landen.

Die Blickrichtung ändern

»Ein prognosebasiertes Energiemanagement mit Optimierung sollte jedoch bereits im Vorhinein eine solche Lastspitze erkennen und durch entsprechend optimierte Anlagenfahrweisen den Einsatz dieser Notfallkomponente nicht notwendig machen«, so Häfele. Beispielsweise können Speicher vorbeladen, Räume vorklimatisiert oder Notstromaggregate eingesetzt werden.

Der Lastspitzenmanager käme dann im Idealfall nur noch bei einem ungeplanten Anlagenausfall, der unmittelbar eine Lastspitze zur Folge hat, zum Einsatz.

Das klassische Energiemanagement blickt vor allem in die Vergangenheit und versucht anhand historischer Daten Muster und Verbesserungspotenziale zu erkennen und diese dann in Zukunft zu verbessern.

Das Ganze ist laut Häfele aber relativ statisch und oft mit längeren Rückkopplungszeiten zwischen Analyse und Umsetzung verbunden. Beim Flughafenprojekt wurde die Blickrichtung in die Zukunft gerichtet. »Auf Basis von Prognosen für die nähere Zukunft, beispielsweise ein bis drei Tage, kann ich auf diesen vorhergesagten Energiebedarf optimale Fahrpläne für Erzeuger und Speicher berechnen.«

Damit wird nach Häfeles Worten das Energiesystem in die Lage versetzt, Flexibilitäten im System zu nutzen.

Cockpit für Energiemanager

Für die Energiemanager des Flughafens wurde, nomen est omen, ein Cockpit entwickelt; es zeigt unter anderem die wichtigsten Erzeuger, Speicher und Verbraucher inklusive Energieflüsse für Strom, Wärme und Kälte.

Integriert in die Ansicht wurden zudem die aktuellen Energiewerte an den Komponenten und Kanten der Energieflüsse sowie zusätzlich Prognosewerte für die relevanten Verbraucher.

»Das Cockpit gibt somit einen schnellen Überblick über die wichtigsten Komponenten im Gesamtsystem und deren Zusammenhänge mit einer aktuellen Datenbasis«, sagt Michael Häfele.

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Wissen kompakt

›Smart Energy Hub‹

In dem Projekt gingen vier Partner der Frage nach, wie energieintensive Unternehmen ihr Energiemanagement vor dem Hintergrund eines sich rasch wandelnden Energiemarkts optimieren können.

Am Flughafen Stuttgart entwickelten die Partner das existierende Energiemanagementsystem zu einem prognosebasierten Energieoptimierungs- und Steuerungssystem in Echtzeit für alle Energieträger weiter.

Die Idee: Auf Basis einer Smart-Data-Plattform steuert der Flughafen seine technischen Anlagen prognosebasiert. (Quelle: Seven2one)

Erschienen in Ausgabe: Nr. 05/2018