Leipziger Stadtwerke digitalisieren ihr Fernwärmenetz mit SAE Technik

Um ihre Kunden sicher mit Fernwärme zu versorgen, setzen die Leipziger Stadtwerke auf unsere Technik. Mit dieser lassen sich sämtliche Informationen aus dem Netz zeitnah und sicher erfassen. Dabei entschieden sich die Leipziger Stadtwerke bewusst gegen die Integration einer Ortungsfunktion, sondern setzen auf die automatische Schleifentrennung. Eine Idee der Leipziger, die wir zügig und pragmatisch in die Lösung integrierten.

Das Fernwärmenetz der Leipziger Stadtwerke ist rund 500 km lang und versorgt rund ein Drittel der Leipziger Einwohner bequem mit umweltschonender Fernwärme. Insgesamt 1.000 km Rohrleitungen sind im Netz verbaut, darunter rd. 600 km Kunststoffmantelverbundrohr. Damit ist das Netz ein echtes Schwergewicht im deutschen Markt, und es soll weiter wachsen. Mit dem Ausbau und der Verdichtung der Trassen stärken die Leipziger Stadtwerke und ihr Tochterunternehmen Netz Leipzig die verlässliche, flexible und zukunftsfähige Wärmeversorgung Leipzigs. Das Ziel ist es, die Voraussetzung zu schaffen, die in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugte Wärme effizient in immer mehr Leipziger Wohnungen und Unternehmen liefern zu können.

Die Leckageüberwachung, gerade der Kunststoffmantelrohre, ist in einem Netz dieser Größe besonders wichtig, um Fehler frühzeitig zu erkennen und erhebliche Folgekosten zu vermeiden. Genau hier kommen unsere fernwirktechnischen Lösungen zum Einsatz. Für den operativen Netzbetrieb sollten die aufgenommenen Informationen darüber hinaus im Grafana (Bild unten), einer IT-Plattform für verschiedene Anwendungen zur grafischen Darstellung von Daten aus verschiedenen Datenquellen, visualisiert werden können.

Darstellung des Schadensereignisses in Grafana

Wir beliefern seit mittlerweile 50 Jahren viele deutsche Stadtwerke und Energieversorger mit fernwirktechnischen Lösungen. Kern unserer Technik ist, die sichere Informationsübertragung zwischen den Infrastrukturen der Stadtwerke (Strom, Gas, Fernwärme) und deren Leitstelle zu garantieren. Beherrscht werden dabei nicht nur alle dafür notwendigen komplexen Protokolle, z. B. IEC 61850, IEC 60870-5-101 oder -104, sondern auch die Expertise bei der Auswahl und dem Aufbau passender Kommunikationswege. Darüber hinaus können wir ein umfassendes Know-how im Bereich der IT-Sicherheit aus dem Strommarkt vorweisen, der bereits seit langem höchsten Anforderungen unterliegt.

Der Fokus bei dem Projekt der Leipziger Stadtwerke lag auf der zeitnahen und sicheren Erfassung der Informationen aus dem Netz. Steuernde Eingriffe waren zunächst nicht geplant. Als Zielgröße wurde angestrebt, mehr als 90 % des Kunststoffmantelrohrnetzes mit Überwachungstechnik auszustatten, wofür insgesamt rd. 200 SAE-Fernwirktechnikgeräte notwendig sein werden. Die Leipziger Stadtwerke haben mit 21 FW-5-GateFernwirkgeräten sowie den dazugehörigen ISO-1-Erweiterungsbaugruppen zur Isolationsmessung, die schon länger zur Überwachung von CU-Schleifen eingesetzt werden, gute Erfahrungen gesammelt. Dabei erwies sich aus Sicht des Unternehmens eine Schleifenlänge bzw. Überwachungsstrecke von rd. 5 km je ISO-1-Baugruppe als wirtschaftliche Größenordnung. Bezogen werden von SAE lediglich die Einzelkomponenten.

Diese Entscheidung ist ein wichtiger Teil der Nachwuchsförderung im Unternehmen. Die Einzelkomponenten werden im hauseigenen Ausbildungszentrum zusammengeführt und der Schaltschrankbau wird komplett durch die Auszubildenden der Leipziger Stadtwerke vorgenommen. Auf diese Weise wird das Verständnis für die Technik und die Bindung zum Unternehmen gestärkt.

Investition machte sich schneller bezahlt als gedacht

Die SAE-Komponenten wurden im Juni 2020, nach der Übernahme eines neuen Nahwärmenetzes (in Markranstädt bei Leipzig) durch die Leipziger Stadtwerke, eingebaut. Im Zuge von Baumaßnahmen in diesem Gebiet kam es zu einem durch eine Fremdfirma verursachten Schaden an der Fernwärmeleitung. Der Fehler konnte durch unsere Technik unmittelbar identifiziert werden. Bei „normaler“ zyklischer Messung (i. d. R. nur einmal im Jahr) wäre dieser Fehler wahrscheinlich nicht rechtzeitig gefunden worden und hätte zur Ausbreitung des Schadens und erheblichen Folgekosten führen können. Auch die Klärung der Verantwortlichkeit wäre deutlich schwerer gewesen.

Die flexible Einbindung neuer Ideen der Leipziger Stadtwerke, wie die automatische Schleifentrennung, bewiesen unseren pragmatischen Ansatz. Die anvisierten Ziele in den bereits überwachten Netzgebieten wurden erreicht und der weitere Ausbau von SAE-Technik wird schrittweise umgesetzt. Sie bringt Transparenz und hilft durch eine schnelle Fehleridentifikation sowie Fehlereingrenzung dabei, dass Netzabschaltungen vermieden werden können. Grafana Auswertungssystem CUG Mail-Alarm z. B. auf Diensthandy LTE Data Lake Verbundleitstelle IEC60870-5-104 LTE LTE CUG Modbus FW-5-GATE mit ISO-1 Fernwirkgerät LTE VPN IEC60870-5-104 Leitstellenanbindung optional möglich KMR (bis zu 2 Trassen bzw. 4 Rohre pro ISO-1) Selbst komplexe Funktionen sind komfortabel integriert und lassen sich mit wenigen Mausklicks einrichten. Die Leipziger Stadtwerke strebten zur Vereinfachung des gesamten Prozesses eine möglichst einheitliche Parametrierung je Gerät an. Daher wurden lediglich drei Grundparametersätze definiert, die je nach Anforderung der jeweiligen Station herangezogen werden. Bei der Fehlerortung werden die Schleifen aufgetrennt, um den einzumessenden Abschnitt so klein wie möglich zu machen und den Schaden präzise einmessen zu können. Die Messschleifen mit den Messpunkten sind in der GIS-Anwendung hinterlegt (Bild oben) und stehen bei der Bearbeitung des Leckageüberwachungssystems zur Verfügung.

Laut Leipziger Stadtwerke überzeugten wir während des Pilotprojekts durch eine schnelle Reaktion der Entwicklungsabteilung, sowohl hardware- als auch softwareseitig. Die flexible Einbindung neuer Ideen der Leipziger Stadtwerke, wie die automatische Schleifentrennung, bewiesen unseren pragmatischen Ansatz. Die anvisierten Ziele in den bereits überwachten Netzgebieten wurden erreicht und der weitere Ausbau von SAE-Technik wird schrittweise umgesetzt. Sie bringt Transparenz und hilft durch eine schnelle Fehleridentifikation sowie Fehlereingrenzung dabei, dass Netzabschaltungen vermieden werden können.