Um dezentrale Energieerzeuger zu einem sich ergänzenden Gesamtverbund zusammenschalten zu können, müssen diese künftig miteinander kommunizieren können. Zur Umsetzung von virtuellen Kraftwerken und Smart Grids müssen die zu clusternden Anlagen daher vernetzungsfähig und steuerbar gemacht werden. Um effizient Ihre Arbeit innerhalb eines Smart Grid verrichten zu können, müssen beispielsweise BHKW möglichst störungsfrei und mit minimalen Stillstandzeiten betrieben werden. An dieser Stelle liefern moderne ITK-Gateways einen Beitrag zur leistungsfähigen Vernetzung und Fernwartung.
Blockheizkraftwerke (BHKW) selbst und der Fernzugriff auf diese Anlagen sind nicht neu. Der Anlagenbauer 2G Energietechnik etwa greift bereits seit mehreren Jahren über traditionelle Analog- oder ISDN-Verbindungen auf seine zu wartenden Anlagen zu. Doch seit geraumer Zeit möchten nicht nur 2G als Hersteller der Anlagen, sondern auch Stadtwerke, Contractoren (Energiehändler), Betreiber und Agrarmanager einen Fernzugriff auf die Anlage erhalten. Die bisherige Anbindung der Anlagen über Analog- oder ISDN-Verbindungen konnte den steigenden Anforderungen allerdings schon länger nicht mehr gerecht werden und auch an die Bildung virtueller Kraftwerke oder eines Smart Grid war damit nicht zu denken. Zusätzlich wollte man bei 2G bei Biogasanlagen das gesamte Anlagennetzwerk und nicht nur das BHKW-Aggregat ansprechen können.
Abhilfe schaffte der Umstieg auf eine komplett IP-basierte Fernwartungslösung in Form leistungsfähiger IKT-Gateways in Verbindung mit einem Serviceportal. Das von SSV aus Hannover auf Basis des Remote Access Gateway IGW/922 für 2G entwickelte Fernwartungssystem ist alternativ als DSL-, GPRS- oder UMTS-Variante erhältlich. Dadurch sind auch Anlagen ohne DSL-Anbindung, etwa im Ausland, über kostengünstige Datentarife per IP-basierter EDGE-Übertragung erreichbar. Diese Anlagen sind damit keine Sonderfälle mehr, sondern können komplett in das Gesamtnetzwerk mehrerer Anlagen integriert werden. Die Steuerung der 2G Anlagen erfolgt über SPS. Hier laufen alle wichtigen Daten eines BHKW wie Ölstände, Leistungsdaten und Temperaturwerte zusammen. In den meisten Anlagen wird inzwischen Ethernet als einheitliches Interface genutzt, was aber nicht bedeutet, dass das gesamte Netzwerk innerhalb der Biogasanlage darüber zugänglich ist. Um auch Subsysteme eines BHKW, wie die Panel-PC oder Komponenten mit serieller Anbindung aus der Ferne zu erreichen, sind verschiedene Proxy-Serverfunktionen vorhanden.
Der Zugriff auf die Anlagen erfolgt über das zugehörige VPN-Serviceportal aus der 2G Zentrale heraus. Das Portal selbst besteht im Kern aus einem VPN-Server, der als virtuelle Maschine auf einem hochverfügbaren Server installiert ist. Damit ist das Portal in Bezug auf das Hosting und die mögliche Anzahl der angeschlossenen Systeme (Clients) nahezu unbegrenzt skalierbar. Hier ist bereits für später vorgesorgt worden. Sollte einmal mehr Rechenleistung benötigt werden, wird einfach weitere Hardware dazu gebucht und eine weitere Instanz des bestehenden VPN-Servers gestartet.
Der Hosting-Server Server selbst basiert auf einem Debian-Linux sowie der Verschlüsselungssoftware openVPN. Beide Komponenten, die als Synonym für hohe Stabilität und Sicherheit sowie eine gute Unterstützung durch Drittanbieter stehen, sind für den Betreiber frei von jeglichen Lizenzkosten. Das SSV-Serviceportal erlaubt eine einfach konfigurierbare Verwaltung der im Feld installierten Anlagen. So kann der Hersteller nach dem Login auf alle Anlagen seiner Kunden zugreifen, der jeweilige Kunde – oder etwa ein Contractor etc. – jedoch lediglich auf die zu ihm gehörigen Anlagen.
Alle Gateways der 2G Anlagen verfügen bei ihrer Auslieferung über dieselbe Systemkonfiguration. Im Zuge der Inbetriebnahme vor Ort versorgt der Servicetechniker das IKT-Gateway mit den entsprechenden Schlüsseldateien. Das Gateway baut anschließend automatisch eine abgesicherte Verbindung mit der Zentrale auf und verrichtet seinen Dienst. Alle Anlagen – und sogar komplette Netze eines Betreibers mit mehreren Standorten – sind danach mit Hilfe einer ausgefeilten Adressumsetzung einfach zu administrieren und geordnet nach Gruppen direkt über das Portal erreichbar. Einmal aufgebaut wird die VPN-Verbindung permanent über sog. „keepalive“ Signale aufrechterhalten und im Falle eines Verbindungsabbruchs sofort automatisch wieder hergestellt. Da von der Anlage selbst ausschließlich Verbindungen in Richtung Serviceportal ausgehen und nicht umgekehrt, sind seitens der Betreiber keinerlei Änderungen an Firewalls oder Softwareinstallationen notwendig.
Neben dem PC ist der Zugriff per Smartphone für die Betreiber ein deutlicher Komfortgewinn. Die von 2G verwendete Fernwartungslösung stellt daher beide Zugriffsarten komfortabel zur Verfügung und erlaubt dem Herstellerservice zudem im Fehlerfall eine schnelle Diagnose. Das IKT-Gateway in der Anlage verbindet dabei das BHKW der Biogasanlage über das DSL- oder Mobilfunknetz mit der Außenwelt und stellt die entsprechenden Daten über angepasste Webseiten zur Verfügung. Da diese Lösung komplett webbasiert umgesetzt ist, ist sie völlig unabhängig vom verwendeten Endgerät. Ob der Zugriff per iPhone, Android-Handy, iPad oder Windows-Phone erfolgt, spielt daher keine Rolle.
Die Softwarefunktionen des IKT-Gateway sind vorkonfiguriert, so dass die Integration in IT-Umgebungen ohne großen Zeitaufwand erfolgt. Die Möglichkeiten, Stromzähler direkt anbinden zu können und Fernwirkprotokolle zu integrieren, machen das System über die Fernwartung hinaus besonders in Bezug auf die Laststeuerung und Anlagenintegration in den Smart Grid interessant. Eine zusätzliche Erweiterung, um auch Daten zum Wärmespeicher direkt in das Gateway zu integrieren, ist bereits in Vorbereitung. Letztlich stellt das Gateway über einen einzigen Netzzugang die Möglichkeit für Laststeuerung, Fernwartung und Anlagenvisualisierung zur Verfügung.
Jörg Neumann, SSV, Hannover, Martin Ameling, 2G Energietechnik, Heek,
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