Intelligentes Energiemonitoring mit der Cloud Azure™ IoT Suite und TwinCAT IoT

Vielfältige Möglichkeiten der Datenauswertung

Sven Goldstein

In einem Projekt zum Thema Energiemonitoring und Smart Metering haben Grundfos, Microsoft und Beckhoff das Studentenwohnheim „Grundfos Kollegiet“ im dänischen Århus mit intelligenten SPS-Systemen ausgestattet. Dabei werden Energiedaten an ein Energiemonitoring-System und an die Microsoft Azure™ Cloud übermittelt. Das Wohnheim im Hafenquartier der Stadt wurde nach höchsten Energieeffizienzstandards ­errichtet und mit modernster Gebäudetechnik und Automation ausgestattet. Durch das Energiemonitoring wird eine Daten­basis für die Optimierung des Gebäudebetriebs geschaffen, und durch die Einbindung der Bewohner des sogenannten „Living Lab“ werden weitere Energie­einsparpotenziale hinsichtlich des Benutzerverhaltens ausgeschöpft, ohne den individuellen Wohnkomfort zu beeinträchtigen.

Eine erste Version der Projektumsetzung erfolgte bereits im Jahr 2012 auf Basis einer eigenen Server-Infrastruktur inklusive Datenbanksystem innerhalb des Gebäudes. Durch kleiner werdende Zykluszeiten und wachsende Datenmengen, die für eine lückenlose Datenerfassung und genauere Analyse aller Zusammenhänge nötig waren, sowie die Notwendigkeit zur Bereitstellung von historischen Energiedaten wurde die Administration dieser IT-Infrastruktur jedoch zunehmend kosten- und personalintensiv. Auch der ortsunabhängige und abgesicherte Zugriff auf die gesammelten Daten durch die verschiedenen Anwendergruppen musste durch teils aufwendige IT-Mechanismen geregelt und bereitgestellt werden.

Um diesen Anforderungen auch zukünftig gerecht werden zu kön­nen, wurde im Jahr 2015 ­eine Umgestaltung des Projekts in Form einer Auslagerung der Server-Infrastrukturen in ein Cloud-System diskutiert und von den beteiligten Projektpartnern umgesetzt. Die hoch­skalierbare Steuerungstechnik von Beckhoff stellte dabei ihre große Flexibilität unter Beweis, denn ein Retrofit der lokalen Gebäudeautomationsplattform mit der gewünschten Cloud-Anbindung war unkompliziert möglich. Über die einfach konfigurierbaren TwinCAT-IoT-Produkte, die eine schnelle Projektimplementierung ohne Programmierung ermöglichen, werden die Energiedaten dem Cloud-System seitdem von den SPS-Steuerungen und I/O-Subsystemen zur Verfügung gestellt. Die Microsoft Azure™ Cloud stellt hierbei alle notwendigen Mechanismen zur Verfügung, um eine skalierbare und performante IT-Infrastruktur zur Abspeicherung und weiteren Verarbeitung der Energiedaten zu schaffen. Der Zugriff auf die Daten des Energiemonitoring-Systems im „Living Lab“ lässt sich für unter­schiedliche Benutzergruppen definieren und freigeben.

Die Daten werden sowohl den Gebäudebewohnern und dem Gebäudemanagement als auch dem Unternehmensbereich „Research & Technology“ von Grundfos zur Verfügung gestellt. Durch verschiedene Studien zur Datenauswertung im Zusammenhang mit den Bewohnern und dem Gebäudemanagementsystem sollen die Energiedaten neue Erkenntnisse über die Anwendungsmöglichkeiten ­von Grundfos Bestandsprodukten liefern, aber auch für die Implementierung neuer Produktangebote und Geschäftsmodelle herangezogen werden. An diesen Stu­dien ist die Universität von Århus beteiligt, welche den Zusammenhang zwischen Benutzerverhalten und Energieverbrauch unter ­aktiver Mitwirkung der Bewohner analysiert.