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Dezentrale Energieerzeugung

PDF 7416 aus ew Spezial II | 2017, S. 6-8

Predictive Maintenance und vorausschauende Fehleranalyse bei BHKW

Von der einfachen Wartung zur vorausschauenden FernwartungWenn Wartungstechniker heute von einer Anlage zur nächsten fahren, ist der Auslöser dafür oft nicht mehr bloß ein Blick in den Terminkalender. In vielen Fällen werden die Techniker unterwegs von der Anlage informiert, dass sie gebraucht werden – und das noch bevor es zu Stillstandszeiten kommen kann. Das Stichwort für dieses neue Wartungsparadigma heißt Predictive Maintenance. Welche Vorteile es bietet, ein solches Wartungssystem auf Grundlage einer ausgelagerten Kommunikationsinfrastruktur aufzubauen, zeigt das Beispiel des Anbieters von Blockheizkraftwerken RMB/Energie.

Die RMB/Energie GmbH baut kleine Blockheizkraftwerke (BHKW), in denen Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen. Die zeitgleiche und dezen tra-le Produktion von Strom und Wärme ist ein vielversprechendes Geschäft, so-lange nicht unvorhergesehene Faktoren wie die Wartungskosten den Business Case infrage stellen. Die Kunden setzen diese kleinen Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) für unterschiedliche Aufgaben ein. Die meisten sind Unter-nehmen, die die BHKW zur Abdeckung ihrer industriellen und gewerblichen Be-dürfnisse angeschafft haben. Ein Hotel nutzt sie beispielsweise, um seine Gäste mit Strom und warmen Wasser zu versor-gen. Besonders das Verhältnis zwischen Warmwasser- und Strombedarf inner-halb eines Hotelbetriebs eignet sich hier für den effizienten Betrieb eines BHKW (Bild 1).

Die alte Welt der Wartung

Eine Vorrausetzung für den störungs-freien Betrieb ist, dass das Blockheiz-

kraftwerk zuverlässig arbeitet. Fällt die Anlage aus, weil zum Beispiel der Motor nicht mehr funktioniert, beschweren sich die Hotelgäste, weil sie morgens kalt duschen müssen. Die regelmäßi-ge Wartung solcher Anlagen ist daher Pflicht. Um die Instandhaltung aller Ein-heiten sicherzustellen, setzen Hersteller häufig im ersten Schritt auf feste War-tungspläne und Inspektionen. Bei diesen Prüfungen in regelmäßigen Intervallen untersuchen die Wartungstechniker auch Verschleißteile an den Motoren und kontrollieren Verbrauchsmittel wie den Ölstand.

Doch jedes Unternehmen, das Anlagen an unterschiedlichen Orten betreut, weiß, wie aufwendig es sein kann, einen auf regelmäßigen Besucherintervallen basierenden Wartungsprozess zu unter-halten. Das gilt besonders, wenn nicht einige wenige Großanlagen, sondern viele kleinere Anlagen gepflegt werden müssen, die wie im Fall von RMB/Energie deutschlandweit, europaweit und welt-weit zum Einsatz kommen.

Gegen Ausfälle schützen die Wartungs-intervalle jedoch nicht immer. Denn jeder Anwender nutzt seine Maschine unterschiedlich und der Verschleiß ist entsprechend nicht immer kalkulierbar. Bereits kleine Abweichungen in den Be-triebsparametern führen mitunter zu Stillstandszeiten, die sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage auswirken.

Infrastruktur für die Fernwartung

Der Aufbau einer Infrastruktur zur Fern-wartung war für den Blockheizkraftwerk-anbieter daher ein naheliegender Schritt. Die Sensordaten lassen sich dabei aus der Ferne erfassen und interpretieren. Damit können Wartungszyklen dynamisch nach Betriebsparametern errechnet und ange-passt werden. Der Plan der RMB/Energie war der folgende: Da so gut wie alle Kun-den ohnehin eine DSL-Anbindung haben, sollte diese genutzt werden, um einen VPN-Zugriff auf die Anlagen zu ermögli-chen. So würden die Internetzugänge der jeweiligen Hotels auch dazu dienen, um die Abfrage von Messdaten aus dem Block-heizkraftwerk durch den Anbieter zu er-möglichen. Bei der Inbetriebnahme sollten die Blockheizkraftwerke um Komponenten für die Fernwartung über die DSL-Verbin-dung des Kunden ergänzt werden.

In der Theorie war das eine gute Idee. In der Praxis war sie aber nicht einfach umzusetzen, denn die DSL-Infrastruktur von Hotels wird auf jeweils höchst unter-schiedliche Art und Weise gepflegt. Mal war nicht klar, wer die DSL-Router vor Ort konfiguriert oder pflegt, mal waren die Verantwortlichen aus unterschiedlichen Gründen nicht im Haus, wenn die War-tungstechniker eintrafen.

Wenn die Wartungstechniker irgendwann vor Ort Zugriff auf die Router hatte, muss-ten sie ein Stück weit selbst zu DSL-Spezia-Bild 1. RMB/Energie Neotower Premium-L

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listen werden. Denn sowohl die genutzten Router als auch die jeweiligen Konfigura-tionen waren höchst unterschiedlich. Auf ihnen die VPN-Verbindung einzurichten, war alles andere als ein Standardprozess und Improvisationskunst und Mehrauf-wand waren häufig gefragt. Dazu kam, dass mehr als einmal die VPN-Verbindung nach der Einrichtung plötzlich abbrach – beispielsweise, weil die Router von den Familienmitgliedern der Hoteleigentümer je nach Bedarf und Hobby mal eben zum Zugriff auf Filmstreaming oder Gaming-Angebote umkonfiguriert wurden.

Die Folge: Der Aufbau des Fernwartungs-systems war langwierig und komplex. Die Anbindung erwies sich als bei weitem nicht so zuverlässig wie erhofft. Aufgrund der vielen unterschiedlichen Geräte, Kon-figurationen und Nutzungsformen der Router skalierte diese Lösung nicht. Hatte zunächst die Vielzahl der Standorte die Kosten für Wartung und Support in die Höhe getrieben und den Business Case infrage gestellt, so geriet er unter Druck, weil hunderte Kunden an ihren Stand-orten ihre jeweils ganz eigene und eigens konfigurierte Internetverbindung nutzen, die individuell für die Fernwartung an-gepasst werden mussten.

Von der Fernwartung zur vorausschauenden Wartung

Beim Anbieter wuchs nach dieser Erfah-rung der Wunsch, sich wieder auf das Kerngeschäft konzentrieren zu können. Schließlich verstanden sich die Gründer und die Mitarbeiter als Fachleute für Blockheizkraftwerke und nicht für DSL-Router. Die Erkenntnis reifte, dass das Unternehmen eine eigene Infrastruktur zur Anbindung der Blockheizkraftwerke benötigte – und zwar eine, die nicht nur auf Abruf funktioniert, sondern fort-laufend Sensordaten sendet (Bild 2). Die dauerhafte Datenanbindung sollte aber nicht nur genutzt werden, um wie bisher bei Bedarf den Status einer Maschine anzufragen. Die Sensordaten sollten als kontinuierlicher Datenstrom zum Anbie-ter fließen, damit dieser sie fortlaufend auswerten kann. Dies ist die Grundlage für Predictive Maintenance.

Das Versprechen, das sich mit der vo-r aus schauenden Wartung verbindet, gleicht einem Paradigmenwechsel: An-statt auf einen Ausfall oder Störungen nur im Nachhinein reagieren zu können, befähigt Predictive Maintenance Unter-nehmen, mögliche Defekte zu erkennen, bevor sie tatsächlich eintreten. Predictive Maintenance bedeutet, dass die Dinge nicht erst repariert werden, wenn, son-

Bild 2. Fernüberwachung und Fernwartung mit RMB/Report und RMB/Control Web

Bild 3. RMB-Leitstelle: Mdex-Management-Portal und RMB/Report in paralleler Verwendung

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dern bevor sie kaputtgehen. Dabei hat dieser Blick in die Zukunft nichts mit dem Blick in eine Kristallkugel zu tun. Unternehmen sammeln mit Predicti-ve Maintenance nach und nach Erfah-rungen und lernen, die Informationen vorausschauend zu interpretieren.

Hier trat Mdex als Anbieter einer Full-Ma-naged-Service-Infrastruktur auf den Plan. Die Hamburger IT-Spezialisten liefern dem Blockheizkraftwerkanbieter vorkonfigu-rierte Mobilfunkrouter und SIM-Karten, die er in seine Anlagen integriert. Werden diese an den Kunden ausgeliefert, sind sie sofort anschlussfähig und die Übertra-gung von Wartungsdaten kann begin-nen. Auch wenn die Anlagen an Standor-ten mit schlechter Mobilfunkabdeckung stehen – beispielsweise in Kellern –, ist gewährleistet, dass die Anbindung zuver-lässig funktioniert. Jede Anlage hat zudem eine feste, private IP-Adresse innerhalb eines kundenindividuellen VPN, in dem die Daten verschlüsselt an den Anlagen-anbieter übermittelt werden. So wird die Vertraulichkeit und Integrität der Daten-übertragung gewährleistet. Mdex ver-waltet die Kommunikationsinfrastruktur zentral als Dienstleister. Alle Komponenten werden mit Firmwareupdates-over-the-Air (FOTA) aus der Ferne aktualisiert, wenn es neue Patches oder Updates für die Router gibt (Bild 3).

Schon bald nach dem Aufbau der neuen Kommunikationsinfrastruktur beobach-tete RMB/Energie, dass sich bestimmte Motorenprobleme anhand von Sensor-werten wie Temperatur oder Drehzahl

ankündigen. Dadurch ergab sich die Ge-legenheit, bei entsprechenden Warnhin-weisen jenseits der geplanten Wartungs-termine die Anlage vor Ort durch einen Techniker prüfen zulassen. So war es in einigen Fällen möglich, Kleinteile recht-zeitig auszutauschen und einen teuren Motorschaden zu vermeiden. Zugleich kam kein Hotel in die Verlegenheit, mor-gens dem empörten Hotelgast am Emp-fangstresen erklären zu müssen, dass es kein Warmwasser gibt. Ein weiterer Vorteil: Für die weitere, inzwischen welt-weite Expansion des Anlagenanbieters steht eine Kommunikationsinfrastruktur bereit, die ohne Probleme skaliert werden kann und es ermöglicht, die Wartungs-prozesse effizient weiter auszubauen sowie eine weiter steigende Zahl von Anlagen zu pflegen. So wird vermieden, dass der Business Case wegbricht, weil die Datenanbindung zu komplex wird (Bild 4).

Fazit

Dieses Beispiel zeigt, wie die Einführung einer Struktur zur Predictive Mainte-nance auch als Innovation im Bereich der Kraft-Wärme-Kopplung für Unter-nehmen Mehrwerte schaffen kann. Der wichtigste Vorteil der Predictive Mainte-nance lässt sich auf ein zentrales Schlag-wort reduzieren: Wirtschaftlichkeit.

Der Anlagenbauer erhält handfestes Wis-sen für den optimalen Betrieb und die wirtschaftliche Wartung seiner Blockheiz-kraftwerke. Inzwischen wird nicht mehr die einzelne, mit Sensoren ausgestattete Anlage isoliert betrachtet. Das Unterneh-

men erhält heute vielmehr ein Gesamtbild vom Gebrauch seines Produkts. Liefert ein Sensor auffällige Daten, können sie in der Zentrale auch mit Blick auf die Informatio-nen aus den anderen Anlagen bewertet werden. Damit lassen sich potenzielle Probleme anhand von Mustern ableiten. Es reduzieren sich Ausfallzeiten. Die Tech-nologie ermöglicht es auch, Wartungskos-ten zu senken, weil die Einsätze sehr viel zielgerichteter als in der Vergangenheit stattfinden. Das Einsparpotenzial ist sehr groß. Das Qualitätsempfinden der End-kunden steigt und die Marktposition des Anbieters verbessert sich.

So kann sich RMB/Energie darauf konzen-trieren, mit einem vorauschauenden Blick auf die eingesetzte Technik für seine Kun-den Mehrwert zu schaffen. Der Herstel-ler kann sich dabei auf sein Kerngeschäft fokussieren – die Weiterentwicklung und Pflege der Blockheizkraftwerke. Die nöti-ge Kommunikationsinfrastruktur dafür pflegt der IT-Dienstleister Mdex.

Dipl.-Inf. Dennis Paul, Bereichsleiter M2M-Projekte, Mdex AG, Tangstedt

>> dennis.paul@mdex.de

>> www.mdex.de

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Bild 4. Mdex-IT-Infrastruktur: M2M-Komunikation zwischen RMB Neotower und der RMB/Leitstelle