Nicht zuletzt aufgrund der Digitalisierung ist eine zuverlässige Stromversorgung heute fundamental in nahezu allen Lebensbereichen. Den neuen Anforderungen an Energienetze  kann wiederum mit neuen Technologien begegnet werden. Zentrale Trendthemen sind laut Siemens Energieeffizienz, vorausschauende Wartung und Cybersecurity.

Digitale Technologien eröffnen heute völlig neue Möglichkeiten, den Herausforderungen auf allen Ebenen der elektrischen Energieverteilung gerecht zu werden. Vor allem die Einsparung wertvoller Ressourcen ist so dringend wie nie geworden: Bis 2050 wird sich der Strombedarf weltweit verdoppeln. Auf dem Weg zur Dekarbonisierung ist die Schaffung klimaschonender Energiesysteme deshalb von globaler Bedeutung.

Trendthema 1: Energieeffizienz durch Überwachung

Der Druck auf energieintensive Industriebetriebe und Betreiber von Gebäuden und Infrastrukturen wächst: Der Verbrauch soll reduziert und Kosten gesenkt werden. Ausgangspunkt für die Optimierung des betrieblichen Energiemanagements ist ein kontinuierlicher Prozess, der fortlaufend die Energieverbräuche erfasst, verschiedene Effizienzmaßnahmen entwickelt und ein passendes, durchgängiges Konzept umsetzt – von der Management- bis zur Feldebene. Essenziell dabei ist, Energieflüsse möglichst transparent zu machen. Nur, wenn Energiedaten in ausreichender Menge vorhanden sind und an allen relevanten Stellen erfasst werden, lassen sich konkrete Einsparmaßnahmen ableiten.

Die technische Basis dafür schaffen Energiemonitoringsysteme. Ein solches System besteht aus Messgeräten, die Energiedaten erfassen, und einer Analysesoftware, mit der sich diese Daten visualisieren und auswerten lassen. Auch Siemens bietet entsprechende IoT-Lösungen an, die ebenjene Daten direkt in die Cloud transferieren können. Neben Messgeräten können auch kommunikationsfähige Schutz- und Schaltgeräte die Erfassung übernehmen. 

Wie das in der Praxis aussieht, zeigt der neueste „Sentron“ Leistungsschalter 3WA von Siemens: Er verbindet Schutz- und Messfunktionen in einem einzigen Gerät. Die elektronische Auslöseeinheit (ETU) ist dafür ausgelegt, im normalen Betrieb vielfältige Daten zu Energie, Netzqualität und Schalterzuständen zu erfassen. Neue kommunikationsfähige Geräte gehen heute aber noch einen Schritt weiter: Sie bringen Messwerte aus der elektrischen Infrastruktur direkt ins IoT. Alle erfassten Daten zu Energie, Netzqualität und Schalterzuständen können damit auch in cloudbasierte Energiemanagementsysteme eingebunden werden.

Siemens identifiziert drei „Trendthemen“, auf denen die moderne Stromverteilung (in Niederspannungsnetzen) aufbauen sollte.

Trendthema 2: Voraussschauende Wartung

Der Anteil des technischen Gebäudemanagements macht bei Gewerbeimmobilien über die Hälfte der gesamten Betriebskosten aus. Gefragt sind deshalb auch und gerade in der elektrischen Energieverteilung effiziente Instandhaltungskonzepte – mit dem Ziel, ungeplante und damit kostspielige Stillstand- oder Reparaturzeiten von Anlagen zu vermeiden.

Ein solches Konzept ist die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance): Die dafür erforderlichen Informationen liefert ein sogenanntes Condition Monitoring, bei dem der technische Zustand der Geräte fortlaufend überwacht und ausgewertet wird. Auf diese Weise werden beispielsweise Veränderungen augenfällig, die auf fortschreitende Abnutzungserscheinungen einzelner Komponenten hinweisen.

So zeigen zum Beispiel die kommunikationsfähigen „Sentron“ Kompaktleistungsschalter 3VA: Die neu integrierte Condition-Monitoring-Funktion ermöglicht es, nicht nur Basisinformationen wie Schaltspiele und Betriebsstunden zu erfassen, sondern auch gleich eigenständig zu analysieren und zu bewerten. Entsprechende Daten lassen sich beispielsweise auch mit dem Energiemonitoringsystem von Siemens sammeln und ermöglichen präzise Aussagen über den aktuellen Betriebszustand und die zu erwartende Restlebensdauer.

Trendthema 3: Cybersecurity

Selbstverständlich müssen auch IoT-fähige Komponenten hohe Cybersecurity-Standards erfüllen, um die Betriebssicherheit eines Unternehmens oder Gebäudes zu gewährleisten. Damit stellt sich die zentrale Frage nach der Erfüllung adäquater Cybersecurity-Standards.

Der erwähnte Siemens „Sentron“ Leistungsschalter verfügt über verschiedene Sicherheitsmerkmale gegen Manipulationsversuche, beispielsweise einen direkt in die Hardware integrierten Parameter-Schreib- und Fernschaltschutz. Bei aktiviertem Schreibschutz können keine Parameter verändert werden, während bei aktiviertem Fernschaltschutz das Ein- oder Ausschalten über einen der Kommunikationswege unterbunden wird. Beide Funktionen sind generell werksseitig aktiviert und müssten bewusst am Kommunikationsmodul selbst ausgeschaltet werden. Auch hardwareseitig ist der Schalter durch Abschließ- und Verriegelungskomponenten gegen unerlaubten Zugriff geschützt.

Intelligenz in der Niederspannung

Die Zukunft erfordert eine intelligente elektrische Infrastruktur auf Niederspannungsebene, die sich nahtlos in vernetzte, effiziente und nachhaltige Ökosysteme integriert. Eine Lösung können Systeme mit kommunikationsfähigen Komponenten und digitalen Applikationen sein: Mithilfe intelligenter Gateways können alle Daten gebündelt an übergeordnete, cloudbasierte Systeme auf Mittelspannungs- und Netzebene übertragen werden. So kann die elektrischen Infrastruktur vollständig in IoT-Umgebungen mitgedacht und integriert werden. Damit lässt sich Strom überwachen, flexibel steuern und deutlich effizienter nutzen.

(Bilder: Siemens)