Per Smartphone sicher durch die Energienetze
Die Energiewende stellt die Energieversorger vor Herausforderungen, denen sie auch mit einer Smartphone-App begegnen wollen. Das mobile und intelligente System analysiert eine Vielzahl von Daten in Stromnetzen, um das Überwachen und Schalten der Netze zu erleichtern. Hierbei werden insbesondere die Arbeitsabläufe der Techniker-Teams koordiniert und sicherer gemacht.
Die Betriebsführung der Stromnetze, welche bisher überschaubar war, gestaltet sich mit der Energiewende für die Energieversorger immer komplexer. Bisher erfolgte die Stromversorgung prinzipiell top-down von den erzeugenden Kraftwerken über Unterwerke und Transformatorenstationen zu den Verbrauchern. Die Kraftwerke produzierten Strom kontinuierlich und verbrauchergerecht mehr oder weniger tageszeit- und wetterunabhängig.
Komplexe Energienetze
Doch schon heute ist alles anders, die Energieerzeugung wird zunehmend dezentralisiert – und die Energiewende, wie sie in der Energiestrategie 2050 des Bundesrates formuliert ist, führt zu einer erheblich komplexeren Stromversorgung. Es entsteht eine Vielzahl von dezentralisierten Energieerzeugern, welche in die Stromnetzte eingebunden werden müssen. Gebäude werden mit Sonnenkollektoren ausgerüstet, um bei Sonnenschein Strom zu produzieren. Windräder produzieren dezentralisiert Strom, jedoch nicht bei Windstille. Biomassekraftwerke erzeugen Energie auf landwirtschaftlichen Bertrieben. Diese dezentralisierten Stromquellen haben Folgen für die Energiewerke. Neue Messstellen müssen installiert, zusätzliche Leitungen müssen gelegt, die Kapazität bestehender Leitungen muss vergrössert werden, und zusätzlich erzeugter Strom muss an Verbraucher verteilt werden. Viele der neuen Messstellen dürften intelligente Smart Meter sein, die den Energieversorgern zusätzliche Informationen über den Stromverbrauch individueller Gebäude liefern.
Somit werden einerseits die Stromnetze erheblich stärker an ihre Grenzen belastet und damit werden wesentlich mehr Schaltungen im Netz notwendig. Auf der anderen Seite ist das Wissen über die Stromnetze bei den Mitarbeitern der Energieversorgungsunternehmen (EVU) deutlich kleiner als bisher, da heute die Fluktuation der Mitarbeiter zunehmend höher ist. Aufgrund des steigenden Kostendrucks verfügen viele EVU auch über eine kleiner werdende Anzahl von Mitarbeitern. Eine spezifische Unterstützung der Mitarbeiter beim Unterhalt und beim Schalten der Stromnetzte wird somit unerlässlich, um die Energieversorgung und die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zu gewährleisten.
Intelligente Arbeitsunterstützung
Bisher hat sich ein Mitarbeiter vor einer Schaltung im Stromnetz einen entsprechenden Schaltablauf zusammengestellt und dokumentiert. Meistens kam dabei ein einfaches Dokument als Arbeitsanweisung in Form eines Schaltprogramms zu dem technischen Mitarbeiter, der schlussendlich die Schaltung ausführte. Ein auf diese Art erstelltes Schaltprogramm ist in keiner Weise optimiert und die verlangten Sicherheitsstandards bei der Ausführung der Schaltungen hängen vom Wissen des Verfassers über die Anlagenbeschaffenheit ab. Viele EVU reagieren heute auf diese Situation, indem sie bei jeder Schaltung die maximalen Sicherheitsvorkehrungen verlangen, auch wenn diese aufgrund des Anlagentyps nicht notwendig wären. Wenn zudem eine komplexe Schaltung mehrere Techniker-Teams voraussetzt, um effizient arbeiten zu können, ist die Kommunikation zwischen den Teams sehr anspruchsvoll und aufwendig.
Die Smartphone-App «Smart Energies» bietet hier mehrere Ansätze für Verbesserungen. Smart Energies analysiert schaltungsrelevante Daten in Stromnetzen, um sichere Arbeitsabläufe für Techniker-Teams automatisch zu generieren. Smart Energies generiert personalisierte, geführte Arbeitsabläufe für Schaltungen im Stromnetz, sogenannte Workflows, welche die individuellen, möglicherweise parallelen Aktivitäten der einzelnen Teams planen und grafisch aufzeigen. Diese Workflows werden automatisch generiert, basierend auf der Analyse von Daten, welche aus bestehenden Leittechniksystemen bezogen werden. Bei der Berechnung der Workflows kommen innovative Optimierungsalgorithmen aus dem Bereich Machine Learning zum Einsatz, wie Job Shop Scheduling und Travelling Salesman. Somit kann die Einsatzdauer der Mitarbeiter minimiert und gleichzeitig die Sicherheit erhöht werden, da die einzelnen Aktivitäten der Teams synchronisiert sind. Nach diesem Prozess ist auch genau planbar, wie lange der ganze Einsatz der Mitarbeiter dauern wird. Dadurch können Schaltungen mit weniger Reserven geplant und die Dauer möglicher Ausschaltungen minimiert werden.
Die einzelnen Elemente eines Workflows werden in einem Baukastensystem automatisch zu geführten und synchronisierten Arbeitsabläufen zusammengesetzt. Vorbereitung im Werk – Anfahrt – (Schutz-)Vorbereitung vor Ort – sichere Schaltung – Zusatzaufträge – Rückmeldung – Rapportieren. Die eigenen Eigenschaften jedes Elements werden hierbei berücksichtig. Manche Elemente müssen mit anderen Teams synchronisiert werden, andere nur angezeigt werden, wieder andere vom Nutzer quittiert werden. Manche können zeitlich unterbrochen werden, andere müssen zwingend abgeschlossen werden.
Sicheres Arbeiten
Durch die grafischen Schnittstellen auf einem Smartphone können Teams zudem jederzeit den aktuellen Arbeitsfortschritt der Kollegen abrufen. Da Teams einzelne Arbeitsschritte quittieren, sobald sie abgeschlossen sind, kann die Zentrale den aktuellen Arbeitsfortschritt aller Teams abrufen, auch im Gefahrenfall, und bei Bedarf zusätzliche Anweisungen an die Teams weiterleiten. Bei unvorhergesehenen und somit ungeplanten Ereignissen werden die Workflows automatisch neu synchronisiert und allen Teams (und natürlich auch der Zentrale) kommuniziert, sodass sicheres Arbeiten auch unter solchen Umständen gewährleistet wird. Die effektiv ausgeführten Aktivitäten werden lückenlos aufgezeichnet und können nach Vollendung eines Schaltauftrags in den Arbeitsbericht integriert werden. Weiter unterstützt Smart Energies die Mitarbeiter bei der Handhabung der Komplexität der Anlagen und der Vielfalt der Geräte, die in den Schaltstationen über mehrere Jahrzehnte verbaut wurden. Um sicherzustellen, dass ein Techniker am richtigen Gerät schaltet, werden diese mit Informations- Tags ausgerüstet, die von der App gescannt werden und bei Bedarf zusätzliche Hinweise liefern können. Eine interaktive und personalisierte Dokumentenverwaltungsfunktion erlaubt den Zugriff auf die relevanten Schutzrichtlinien und Gerätedatenblätter jederzeit und am richtigen Ort.
Smart Energies war das fehlende Element zu den Betriebsführungssystemen der Energieversorgungsunternehmen. Die Smartphone- App bietet den Mitarbeitern der Energieversorger maximale Unterstützung im Bereich der Schaltungen und der Arbeiten vor Ort. Arbeitsabläufe werden vor Ort, personalisiert und interaktiv unterstützt, sei es im Bereich der zeitlichen Optimierung bzw. der zeitlichen Planbarkeit, sei es bei einer maximalen Versorgungssicherheit und Personensicherheit.
