In der heutigen Welt bewegen wir uns auf eine Zeit zu, in der erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Solarenergie zum Standard werden und nicht nur eine Alternative darstellen. Daher ist es unerlässlich, die Möglichkeiten des IoT und anderer verwandter Technologien zu nutzen, um den Übergang zu einem nachhaltigeren Energiesystem zu erleichtern.
Die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energiequellen führt zu einem noch größeren Bedarf an Netzstabilität. Dies stellt Netzbetreiber und Versorgungsunternehmen vor erhebliche Herausforderungen, insbesondere aufgrund der intermittierenden Natur der dezentralen Energiequellen. Die Einbeziehung zahlreicher variabler Energiequellen stellt sowohl technische als auch betriebliche Hindernisse dar, vor allem wenn es darum geht, sicherzustellen, dass die Stromnetze stabil bleiben und in der Lage sind, die richtige Spannung und Frequenz an die Kunden zu liefern, und zwar genau dann und dort, wo sie es benötigen.
Dennoch bietet das Internet der Dinge (IoT) potenzielle Vorteile bei der Bewältigung dieser Herausforderungen. Es verbessert nicht nur die Netzstabilität, sondern ermöglicht auch die Echtzeitüberwachung von Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien. Dies ist besonders wertvoll, wenn man bedenkt, dass sich viele dieser Anlagen in abgelegenen, feindlichen oder schwer zugänglichen Gebieten befinden. Durch den Einsatz der IoT-Technologie ist es möglich, diese Anlagen von einem zentralen Standort aus effektiv zu überwachen und zu verwalten, um ihre optimale Leistung zu gewährleisten und Ausfallzeiten zu minimieren.
Neben der Netzstabilität und der Anlagenüberwachung kann das IoT auch eine entscheidende Rolle bei der Optimierung des Energieverbrauchs und der Förderung der Energieeffizienz spielen. Durch das Sammeln und Analysieren von Daten verschiedener miteinander verbundener Geräte kann das IoT wertvolle Erkenntnisse über Energieverbrauchsmuster liefern, verbesserungswürdige Bereiche identifizieren und eine intelligentere Entscheidungsfindung beim Energiemanagement ermöglichen.
Darüber hinaus kann das IoT die Integration erneuerbarer Energien in die bestehende Infrastruktur erleichtern. Durch die Ermöglichung einer nahtlosen Kommunikation und Koordination zwischen verschiedenen Komponenten des Energiesystems kann das IoT die Zuverlässigkeit und Effizienz der Erzeugung, Speicherung und Verteilung erneuerbarer Energien verbessern.
Die Offshore-Windenergie stellt eine Reihe von besonderen Herausforderungen dar, da sich diese Windparks in schwer zugänglichen Gebieten befinden. Trotz ihrer abgelegenen Lage müssen diese Windparks ständig überwacht und gewartet werden, um die strukturelle Integrität der Turbinen zu gewährleisten. Die großen und komplexen Windturbinen sind besonders anfällig für Verschleiß, vor allem bei wichtigen Komponenten wie den Lagern.
Eines der Hauptprobleme bei Windturbinen ist, dass Lager und Getriebe vorzeitig ausfallen können, lange bevor sie das erwartete Ende ihrer Lebensdauer erreichen. Anlagenausfälle sind eine der Hauptursachen für Ausfallzeiten, die zu kostspieligen ungeplanten Reparaturen und Ersatzbeschaffungen führen. Dies stellt eine große Herausforderung für die Windenergiebranche dar.
Um diese Herausforderung zu bewältigen, können IoT-Sensoren in die Turbinen eingebaut werden, um den strukturellen Zustand der Windturbinen kontinuierlich zu überwachen. Diese Sensoren würden wertvolle Daten sammeln und sie drahtlos an eine zentrale Stelle zur Analyse übertragen. Durch den Einsatz drahtloser Verbindungen wird die Kommunikation zuverlässiger, insbesondere in Fällen, in denen die Unterwasserverkabelung beschädigt werden könnte.
Durch die Integration von IoT-Sensoren in Offshore-Windturbinen können die Betreiber den Zustand der Turbinen proaktiv überwachen und frühe Anzeichen von Ausfällen oder Verschlechterungen erkennen. Diese Echtzeitüberwachung ermöglicht eine rechtzeitige Wartung und Reparatur, wodurch Ausfallzeiten reduziert und kostspielige Unterbrechungen der Stromerzeugung minimiert werden. Letztlich kann der Einsatz von IoT-Technologie in der Offshore-Windenergie die Effizienz und Zuverlässigkeit dieser erneuerbaren Energiequellen erheblich verbessern.
Solarparks stehen vor ähnlichen Schwierigkeiten. Die Solartechnik erfordert eine kontinuierliche Überwachung und Wartung. In diesem Zusammenhang kann die drahtlose Kommunikation eine wichtige Rolle spielen, insbesondere wenn IoT-Sensoren und -Geräte strategisch in Gebieten platziert werden, die für andere Technologien unzugänglich sind.
In Wüstenregionen befinden sich beispielsweise einige der größten Solarprojekte der Welt. Diese Umgebungen sind lebensfeindlich, heiß und äußerst anspruchsvoll in der Anwendung. Die extremen Temperaturen in Wüsten können dazu führen, dass sich die Solarmodule ausdehnen und zusammenziehen, während Sand und Staubpartikel die strukturelle Stabilität der Geräte beeinträchtigen und zu mechanischen Belastungen führen können.
Viele dieser Großanlagen arbeiten unabhängig, ohne dass ein Wartungsteam vor Ort ist. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, über Echtzeitdaten und Informationen bezüglich eventueller Schäden zu verfügen.
Alle Geräte innerhalb dieser Strukturen produzieren Daten, einschließlich der Solarmodule, des Gestells, das die Module hält, und der Tracker, die ihre Position im Verhältnis zur Sonne einstellen. Außerdem werden Daten von den Wechselrichtern, Batterien, Ladereglern und der Verkabelung des Systems erzeugt. Darüber hinaus tragen auch das Umspannwerk, das Sicherheitssystem und die Protokolle für die Instandhaltung des Geländes zu den insgesamt erzeugten Daten bei. Infolgedessen kann die digitale Landschaft, die durch diese einzelnen Anlagen entsteht, recht komplex und unübersichtlich sein.
Glücklicherweise bieten IoT-Tech nologien eine Lösung für dieses Problem, indem sie dieses chaotische Szenario in leicht interpretierbare Informationsflüsse umwandeln. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von OPC UA-Technologie, die es ermöglicht, die von allen Anlagen erzeugten Sensordaten zu standardisieren und in einer zusammenhängenden Anlagenstruktur zu kombinieren. Durch die Kombination der Daten aus all diesen Anlagen können sich Unternehmen mit einem einzigen Blick einen umfassenden Überblick über den globalen Betrieb und die Leistung verschaffen. Diese einheitliche Ansicht bietet Unternehmen eine standardisierte Darstellung kontextbezogener Datenstrukturen über ihre gesamte Anlagenflotte hinweg.
Um die Leistungsfähigkeit der OPC UA-Technologie und der IoT-Konnektivität voll auszuschöpfen, bietet unsere KPA Automation softPLC eine ideale Lösung. Mit ihren robusten und fortschrittlichen Funktionen können Unternehmen mühelos OPC UA Server erstellen und konfigurieren, die eine sichere Kommunikation mit digitalen Zertifikaten und Datenverschlüsselung gewährleisten. Darüber hinaus bietet die OPC UA Client-Funktion in KPA Automation softPLC die Möglichkeit, auf einfache Weise Echtzeitwerte von OPC UA-Servern abzurufen und diese nahtlos in SCADA-Systeme zu integrieren. Diese Integration ermöglicht es Unternehmen, die Netzstabilität zu gewährleisten, erneuerbare Anlagen zu überwachen und die Energienutzung zu optimieren.
OPC UA Server können auch Daten an in der Cloud gehostete Anwendungen übertragen. Dazu können Backend-Server, Big-Data-Analysen zur Optimierung des Systems und vorausschauende Wartung gehören. Dieser Datenstrom wird durch den OPC UA Publish-Subscribe-Kommunikationsmechanismus in KPA Automation softPLC ermöglicht. Er ermöglicht die Kommunikation von Geräten mit der Cloud über MQTT, ein hocheffizientes Messaging-Protokoll mit geringer Bandbreite. Um die Kompatibilität mit webbasierten Lösungen zu gewährleisten, können die Sensordaten bequem im JSON-Format gepackt werden. Die Integration dieser Technologien ermöglicht die Echtzeitübertragung von Sensordaten an die Cloud, wo sie sicher gespeichert und analysiert werden können, um verwertbare Erkenntnisse zu gewinnen. Auf diese Weise können Unternehmen wertvolle Informationen über die Leistung ihrer Systeme gewinnen, potenzielle Probleme proaktiv erkennen und den Betrieb optimieren, um die Effizienz zu maximieren.
Da wir weiterhin danach streben, unseren wachsenden Energiebedarf durch erneuerbare Quellen zu decken, wird die Nutzung des Potenzials des IoT und der damit verbundenen Technologien immer wichtiger. Wenn wir uns diese Fortschritte zunutze machen, können wir den Weg für eine nachhaltigere und umweltfreundlichere Energiezukunft ebnen.
