Wärmeverluste lokalisieren mit LoRaWAN

Wie bekommen wir unsere Wärmeverluste in den Griff? Mit Blick auf den Ukraine-Krieg eine berechtigte Frage, die sich zurzeit viele stellen: Industrie, Privatpersonen, Unternehmen, aber auch Städte, Gemeinden und Kommunen. Inzwischen gewinnt IoT, das Internet of Things, immer mehr an Bedeutung, um Energiedaten im Bereich Strom, Gas oder Wasser zu überwachen und Schwachstellen zu identifizieren. Doch der Mehraufwand – zum Beispiel für komplexe Förderanträge, Kosten und fehlende Ressourcen – sind berechtigte Gründe, warum sich immer noch viele Stadtwerke mit dem Thema schwertun und sich die Frage stellen, wie genau sie ihre persönliche IoT-Reise beginnen sollen.

Experten wie Michael Pfefferle vom Bitkom e. V. raten immer wieder, klein anzufangen. Beispielsweise, indem Kommunen die Modernisierung des Gebäudebestandes als erstes kleines Digitalprojekt ins Auge fassen. Dies habe zunächst einmal keine direkten Auswirkungen auf die Bürger*innen, eigne sich aber gut, um erste Erfahrungen zu sammeln. Denn erst in der Praxis werden die Vorteile wirklich sichtbar und es kann sich ohne Druck von außen ein Gespür für die neue Technik entwickeln.

Zwei unserer Nahwärmenetze in Bad Bergzabern bereiteten uns schon länger Probleme. Wir nahmen große Wärmeverluste im Schulzentrum sowie im Neubaugebiet „Wingert“ wahr, konnten allerdings aufgrund mangelnder Messtechnik nicht erkennen, wo die Verluste herrührten. Ob wir es mit Systemfehlern, Leckagen oder Fremdverbräuchen zu tun hatten, war reine Spekulation, denn die monatlichen sowie jährlichen Ablesedaten der installierten Wärmezähler waren wenig aufschlussreich. Schlussendlich fehlten Echtzeit-Daten zum Netzzustand und eine umfassende Übersicht über die Verbräuche einzelner Wärmezähler.

Was wir brauchten, war eine Übertragungstechnik, die uns exakte und umfassende Daten liefert. Aber in einem Gebäude ohne Steuerleitungen eine funktionierende Übertragungstechnik aufzubauen, ist in der Regel teuer und aufwändig. Der Einbau von neuen Steuerleitungen stand für uns außer Frage. Also musste eine einfach umsetzbare und kostengünstige Alternative gefunden werden. Wer im Internet nach Lösungen recherchiert, stößt relativ schnell auf IoT. Einen echten Überblick über die technischen Möglichkeiten mit IoT verschafften mir letztendlich die IoTista-Experten der Pfalzwerke Netz AG.

Zunächst tauschten wir die Bestandszähler in den betroffenen Liegenschaften des Schulzentrums und zum Teil auch schon im Neubaugebiet aus. Allein im Schulzentrum wurden insgesamt sechs intelligente Wärmemengenzähler mit integriertem LoWaRAN-Übertragungsmodul im Kellerbereich neu installiert. Je ein Zähler in den zwei Sporthallen, im Hallenbad sowie im Gymnasium, in der Grund- und Gesamtschule. Bei der Umsetzung haben uns die Pfalzwerke Netz AG als Partner umfassend unterstützt.

Um die Wärmemengendaten der neuen Zähler zu visualisieren und auch fernablesen zu können, musste die Sensorik über das Pfalzwerke LoRaWAN-Netz mit einer IoT-Plattform verknüpft werden. Dazu installierten die Pfalzwerke im nächsten Schritt je ein Gateway im Schulzentrum sowie im Neubaugebiet. Die Gateways leiten den Datenverkehr dann zwischen Zählern und Plattform in beide Richtungen weiter.

Die IoTista-Plattform der Pfalzwerke Netz AG ist selbsterklärend und einfach zu bedienen. Nach dem Login sind direkt sämtliche Messwerte auf einen Blick da: Zählernummer und Zählerstand aller Wärmemengenzähler in den Wärmenetzen, Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmenetzes, Durchfluss, Spreizung, Gesamtwärmemenge. Die Wärmeleistung lässt sich für jeden bestimmten Zeitraum anzeigen, auch tagesaktuell. Die digitalen Zwillinge, die dreidimensionale Darstellung der Gebäude und die Kurvenverläufe erleichtern das Erfassen der Daten enorm.

Der kam relativ schnell. Nach der ersten Auswertung der Daten konnten wir direkt sehen, wo genau wie viel Energie verloren geht. Endlich konnten wir die Fehler lokalisieren. Wir stellten fest, dass durch einen hohen Durchfluss viel zu viel Energie im Kreis umhergepumpt wird. Eine Spreizung war kaum vorhanden. Die Wärmeerzeuger liefen nicht im Brennwert-Bereich, was hohe Rücklauftemperaturen nach sich zog. Die Einstellungen der Regler im Schulbetrieb und auch im Neubaugebiet haben diese Ineffizienz noch bestärkt. Auch das konnten wir nun deutlich erkennen.

Ich kann andere Stadtwerke nur ermuntern: Mit einfachen technischen Mitteln und recht wenig Hardware und Zubehör kann man große Mehrwerte erzielen. Die Technik ist einfach und schnell umsetzbar und wir ziehen einen hohen Nutzen aus den Daten, die durch die LoRaWAN-Technik endlich sichtbar werden. So können wir reagieren und unseren Kundinnen und Kunden Rückmeldung geben, wo etwas nicht rund läuft. Mit einer Anbindung an ein Fernwerk-System und aufwändiger Übertragungstechnik wäre dies auf die Schnelle nie möglich gewesen. Wir werden daher die IoT-Testphase im Bereich Wärme ausweiten und das Vorgehen in Zukunft auch auf Wasser und Strom übertragen.

Wir alle müssen der Ressourcenverschwendung vorbeugen und den sparsamen Umgang mit Energie stärker berücksichtigen. Dafür brauchen wir detaillierte Kenntnisse über den Verbrauch. Das Internet der Dinge kann diese Kenntnisse ans Licht bringen und trägt so entscheidend zur Nachhaltigkeit in Bad Bergzabern bei.

Autorin: Stephanie Streißelberger