Mobile Wärmezählerfernauslesung
per Müllabfuhr

Die Stadtwerke »Fjernvarme Fyn« (Fernwärme Fünen) mit Hauptsitz in Odense, der drittgrößten Stadt Dänemarks, tauschen seit 2004 sämtliche Wärmezähler – rund 60 000 Stück – aus und ergänzen sie gleichzeitig mit einer intelligenten Lösung zur automatischen Fernauslesung.

Innovative Datenauslesung

In einem kontinuierlichen Prozess werden nun jährlich 5 000 Zähler ausgetauscht. Bisher wurden bereits mehr als 25 000 Zähler installiert.

Während der ersten Installationsperiode in Odense wurden verschiedene Lösungen zur automatischen Fernauslesung und Datenübertragung erwogen. Die gängigen Systemlösungen erfüllten jedoch nicht ganz die Bedürfnisse von Fjernvarme Fyn. Ein voll ausgebautes Funknetzwerk wäre eine zu umfangreiche Lösung gewesen, bei der der Energieversorger eine Unmenge an Daten hätte verarbeiten müssen; das Modell einer automatischen Auslesung vor Ort wurde aufgrund der großen Anzahl an benötigten Arbeitskräften als zu aufwändig verworfen. Das dafür eingestellte Personal wäre einzig damit beschäftigt gewesen, die Daten zu sammeln.

Einfach und kosteneffizient

Gesucht wurde ein Konzept für automatische Zählerfernauslesung in großem Stil, das aber bezüglich der Menge des Datenmaterials die Bedürfnisse der Stadtwerke berücksichtigt. Die Lösung sollte gleichzeitig einfach und kosteneffizient sein, jedoch ohne Kompromisse hinsichtlich der Datensicherheit. Dies sprach für eine individuell angepasste Lösung. Das Ergebnis ist nun eine mobile Funkauslesung – eine halbautomatische Lösung, bei der die kostspielige und sicherheitskritische menschliche Komponente klein bleibt. Es kam relativ früh die Idee auf, bereits vorhandene Infrastrukturen zu nutzen.

Zunächst wurde die Müllabfuhr nur im Scherz erwähnt, aber bald war allen Beteiligten klar, dass hier tatsächlich eine reale Möglichkeit vorlag. Denn die Müllabfuhr fährt nicht nur regelmäßig, sondern kommt auch an jedem Haushalt vorbei. Die «Automatik« dieser Routine wollte man durch die Ausstattung des Müllwagens mit einem Transceiver nutzen, der die Datenübertragung vom Zähler zu den Stadtwerken übernehmen sollte.

Fjernvarme Fyn kontaktierte die städtische Behörde, um das bald unter dem Namen »Müllwagen-Modell« bekannte Konzept vorzustellen, und erhielt schnell die Erlaubnis, das Projekt durchzuführen. Ausschlaggebend war dabei, dass Kamstrup als Lieferant des Systems garantieren konnte, dass die Strahlung sich nicht auf den Fahrer des Müllwagens auswirkt und er seine Arbeit ungestört erledigen kann. Das System erfordert keine manuelle Bedienung und keine vorgeschriebene Prozedur. Die Auslesung erfolgt per Automatik, wenn die Müllwagen ihre gewohnten Routen fahren.

Die Wärmezähler werden ab Werk mit Funkmodulen geliefert. In den städtischen Müllwagen wird direkt hinter dem Fahrersitz eine Transceiver-Box installiert, die sowohl einen Datenempfänger in Form eines Funkkonzentrators als auch ein GSM-Modem beinhaltet. Das GSM Modem sorgt für die Datenübertragung zum Versorgungsunternehmen, wo diese dann mit der Zentralsoftware  bearbeitet werden.

Automatisch per Funk

Wenn die Wagen das Wohngebiet befahren, ruft der Transceiver automatisch per Funk die Zähler an, die ihm dann ihre ID-Nummer zusammen mit den gespeicherten Daten senden. Dieser Datenexport dauert vom Abruf an nicht mehr als eine Sekunde. Die Zeitoptimierung der Funkkommunikation ist entscheidend, weil die Daten nicht nur während des Haltens, sondern auch im Vorbeifahren des Wagens erfasst werden sollen.

Es war von Anfang an klar, dass die Stadtwerke und der Systemlieferant sich an die Infrastruktur anpassen müssen und nicht umgekehrt. Das Müllwagenpersonal sollte in keiner Weise damit belästigt werden, Zähler abzulesen. Eine Voraussetzung dafür ist, dass die Zähler netzbetrieben sind, weil sie damit sofort abrufbar sind.

Batteriebetriebene Zähler »schlummern«, wenn sie nicht kommunizieren, und brauchen daher ein bisschen länger, um aufgeweckt zu werden. Das in dem jeweiligen Verbrauchszähler eingebaute Einsteckmodul sendet in der kurzen Phase der Auslesung mit einem Effekt von 10mW. Die vom Zähler ausgehende Strahlung entspricht damit der Strahlung eines Babyalarms oder einer TV-Fernbedienung. Im Vergleich dazu hat ein normales Mobiltelefon einen Effekt von 2 000mW .

Der Transceiver im Wagen hat eine Kapazität von 2 800 Auslesungen, was der typischen Auslesung von vier Tagen entspricht. Die Speicherkapazität reicht vollkommen aus, weil der Transceiver täglich um 20:00 Uhr von den Stadtwerken angerufen wird, um die Datenübertragung auszuführen. Dieser Anruf wird automatisch von der Zentralsoftware via GSM Master Modem generiert.

Stichtag und aktuelle Daten

In ein und demselben Datenpaket wird eine Mischung aus aktuellen Daten und Daten eines Stichtages ausgelesen, die alle in einer Kundendatei gespeichert und zum Energieversorger exportiert werden. Der Stichtag des Datenloggers ist der letzte Tag des Monats um 23:59:59 Uhr. Die zu diesem Zeitpunkt gespeicherten Daten werden zur Abrechnung, internen Analyse und für Produktionsprognosen verwendet.

Ganz unabhängig davon, wann der Müllwagen das nächste Mal vorbeifährt, sichern die geloggten Werte, dass der Energieversorger die Abrechnungsdaten aus einem ganzen Versorgungsgebiet genau vom selben Zeitpunkt bekommt. Die aktuellen Daten sind zum Beispiel der Stundenzähler und die Lecküberwachung, die zur Betriebsoptimierung des Fernwärmenetzes verwertet werden. Seit der Inbetriebnahme ist der mobile Konzentrator einmal via GSM mit neuer Software aktualisiert worden, um das Datenpaket neu zu definieren.

Aufrüstung zum Funknetzwerk

Das Kommunikationsmodul im jeweiligen Zähler ist ein Funkroutermodul, welches das Funksignal eines anderen Zählers weiterbefördern kann. Beim Müllwagen-Modell schickt jeder Zähler seine Daten direkt an den Transceiver. Aber dank dem bereits eingebauten Funkroutermodul ist das System schon für eine spätere Aufrüstung zu einem Funknetzwerk vorbereitet. Weil sämtliche Hardware schon installiert ist, bedarf es allenfalls einer Aktualisierung der Software, um dem System unbegrenzte Möglichkeiten der automatischen Datenübertragung zu geben.

Jeder Zähler kann als Router für 70 andere Zähler funktionieren und damit ein Netzwerk herstellen, in dem bis zu 300 zusammengebundene Zähler untereinander und gruppenweise mit dem fest montierten Konzentrator kommunizieren, was den Zugriff auf unendlich viele Daten sichert und eine Systemsicherheitvon rd. 100 % bietet.

Der Datentransceiver ist hinter dem Fahrersitz platziert. 

Die Routerfunktion der Zähler bewirkt, dass jeder Zähler auf mehreren Wegen erreicht werden kann, falls das Funksignal abgeschwächt sein sollte. Ein voll ausgebautes Funknetzwerk beseitigt den Zeitfaktor beim Anruf, da die Zähler zu jedem Zeitpunkt vom Versorgungsunternehmen aus angerufen werden können. Zudem kann eine beliebige Anzahl an Auslesungsaufgaben ausgeführt werden, völlig unabhängig von der Art der Daten.

Beste Performance

Die von Fjernvarme Fyn geforderte monatliche Auslesung der Zähler wird ohne Probleme umgesetzt, weil der Müll in Odense zweimal im Monat abgeholt wird. Sollte der Anruf aus dem einen oder anderen Grund einen Zähler verfehlen, wird nach 14 Tagen eine erneute Kontaktaufnahme versucht, was die Auslesungseffizienz zusätzlich erhöht. Im Durchschnitt liefert die Funkkommunikation eine Performance von über 99 %. Das System ist zudem skalierbar. Das heißt, die Anzahl der Messpunkte kann unendlich erweitert werden, ohne die Auslesungseffizienz zu beeinträchtigen.

Alle Erfahrungen sprechen dafür, dass Funkkommunikation längst die sicherste Lösung darstellt . Vom Anfang des Projekts an hat Kamstrup ein Zielgebiet mit 2 035 Zählern ausgesucht, das dicht überwacht wird, um die Performanceeffektivität zu verbessern. Davon wiesen 19 Zähler wegen entlegener Platzierung Probleme bei der Auslesung auf.

Mit Hilfe des Microsoft MapPoint-Programms und einer GIS-Karte konnten die problematischen Zähler genau lokalisiert werden. Oft handelt es sich um größere Gebäude wie Schulen oder Schwimmbäder, bei denen sich der Zähler nicht in unmittelbarer Nähe der Müllsammelstelle befindet. In einer Zusammenarbeit zwischen Kunde und Lieferant wird dann eine Problemlösung initiiert.

Großraum Odense: Blaue Punkte markieren ausgelesene Zähler, gelbe Punkte noch nicht ausgelesene. 

Es kann dabei auf eine Vielfalt von Lösungsmodellen zurückgegriffen werden, wie zum Beispiel den Zähler mit einem eigenen GSM-Modul auszustatten. Es kann auch eine Antenne montiert werden, um die Reichweite zu verlängern, oder man kann einen zusätzlichen Konzentrator zwischen Zähler und Müllsammelstelleplatzieren.

Multiabrechnung

Das »Müllwagen-Modell« hat sich schnell verbreitet. So werden zurzeit rd. 40 000 Wärme- und Wasserzähler in ein kombiniertes Auslesesystem in Esbjerg, der fünftgrößten Stadt Dänemarks, eingebunden. Die Multiabrechnung ist eine offensichtlich große Möglichkeit der automatischen Auslesung. Stromzähler werden jedoch nicht in das mobile
Funksystem integriert. Denn Stromanbieter benötigen größere Datenmengen und kürzere Intervalle bei den Auslesungen. Ein mit drei Zählern kombiniertes System mit automatischer Auslesung erfordert ein Funknetzwerk wie im Roskilde-Hillerød-Projekt (nahe Kopenhagen). Hier sind Wärme-, Wasser- und Stromzähler in ein voll ausgebautes Funknetzwerk eingebunden.

Beim Konzept der mobilen Funkauslesung sind die Betriebskosten minimal. Die Investition wird sich vermutlich binnen acht Jahren gelohnt haben. Hauptgrund ist der geringe Aufwand an Arbeitskräften, die zur Datenauslesung benötigt werden.

Außer dem finanziellen Vorteil zieht Fjernvarme Fyn jetzt auch einen bedeutenden Vorteil aus einem viel detaillierteren Überblick über den individuellen Haushaltsverbrauch, so dass man Kundenservice und Energieberatung erheblich verbessern konnte. Probleme mit der Versorgung oder einem besonders unregelmäßigen Verbrauch werden jetzt viel früher entdeckt; außerdem ermöglicht die genauere Statistik ein präzises Lastmanagement.

Umverteilung der Ressourcen

Überhaupt öffnet ein System zur automatischen Fernauslesung Perspektiven in Bezug auf eine kosteneffizientere Umverteilung der Ressourcen. Zeit und Arbeitskräfte können von der mühsamen Datensammlung auf die Datenverwertung und verschiedene kundenorientierte Aufgaben verlegt werden. Denn den Energieversorgern werden von den Kunden und dem politischen System zunehmend strengere Forderungen auferlegt. Stand früher allein die Sicherstellung der Versorgungssicherheit im Vordergrund der Geschäftstätigkeit, müssen heute etwa auch Begrenzungen der CO2-Emissionen berücksichtigt werden.

Die Energieversorgungsunternehmen müssen deshalb eine Reihe von Energiespar-Initiativen ergreifen, um konkurrenzfähig zu sein und sich auf künftige politische Maßnahmen vorzubereiten. Zu diesen Initiativen zählt auch, die Kunden zu einem energiebewussteren Verhalten anzuspornen, wozu eine genaue Verbrauchsstatistik ein sehr nützliches Werkzeug darstellt.