Digitalisierung steigert die Effizienz

Solarenergie gilt als eine der wichtigen Säulen in der Energiewende. Hierfür richtet sich das Augenmerk verstärkt auch auf die technische Optimierung der Anlagen und auf die Effizienzsteigerung im laufenden Betrieb, zum Beispiel durch Solartracker, die Module nach dem Sonnenstand ausrichten.

Die Herausforderung im optimalen Betrieb solcher Systeme und Anlagen liegt in der effektiven Bereitstellung von Geräten und in der Verwaltung einzelner Komponenten und ganzer Anlagen. Das gilt umso mehr, je abgelegener der Standort ist.

Anlagen aus der Ferne steuern

Denn an abgelegenen, schwer zugänglichen Standorten, bei einer erwarteten Nutzungsdauer der Solar­anlagen von 25 bis 40 Jahren, begrenztem Internetzugang und ohne IT-Personal vor Ort stellen sich jede Menge Herausforderungen. Dazu gehören vor allem die Steuerung, Überwachung und das Management der industriellen Solaranlagen, inklusive aller Aspekte der IT-Sicherheit. Aber auch die Verzögerungen von bis zu einem Jahr bei der Lieferung von Geräten oder Ersatzteilen sowie Ausfallzeiten von elementaren Anlagenbestandteilen können die Energieproduktion negativ beeinflussen.

Lokale Daten vorfiltern

Die Lösung ist die sichere und verlässliche Steuerung der Anlagen und Bauteile aus der Ferne. Mit den richtigen Rechenkapazitäten reduziert sich der Wartungsaufwand und damit auch die Kosten. Das Management einer solch verteilten IT-Infrastruktur ist aber technisch eine große Herausforderung.

Die Besonderheit ist, dass in einer solchen Infrastruktur heute die Datenverarbeitung am Rande (Edge) des Netzwerks stattfindet, also in der Netzwerkperipherie wie beispielsweise an einem Solartracker und nicht an einem zentralen Ort. Die Lösung ist ein Edge Computing, die ressourcenschonende Verarbeitung der Datenströme am Standort der Solaranlage. Denn durch die physische Entfernung entstehen Verzögerungen in der Übertragung von Daten. Dies verlangsamt die Reaktionszeiten und es entstehen technische Hürden durch die zusätzliche Einbindung weiterer Komponenten im Betrieb.

Aufwand an Rechenkapazität verringern

Zudem können beim Edge Computing lokale Daten, die für übergeordnete, globale Erkenntnisse relevant sind, vorgefiltert werden. Sie werden nur in der tatsächlich benötigten Form an das Rechenzentrum übertragen. Dadurch wird die verfügbare Bandbreite effizienter genutzt.

Das Konzept des Edge Computing wird immer wichtiger. Denn bei Anwendungen des Internet of Things (IoT) steigen die zu verarbeitenden Datenmengen exponentiell. Insbesondere bei Anwendungen, die Reaktionen in Echtzeit voraussetzen, ist eine Übertragung all der gesammelten Daten zur Aufbereitung im Rechenzentrum nicht mehr praktikabel.

Wenn Daten vorgefiltert werden und Berechnungen direkt vor Ort in physischer Nähe beispielsweise zu den eingesetzten Sensoren und Aktoren durchgeführt werden, ist Edge Computing die Antwort auf zwei große Herausforderungen des IoT: bessere Ausnutzung der Bandbreiten und schnelle Reaktionsmöglichkeit, sogar bis hin zu Echtzeitgeschwindigkeit.

Weniger Technikereinsätze vor Ort

Richtig orchestrierte Edge-Geräte können schnell in neuen Umgebungen eingesetzt werden und verfügen über die nötigen Rechenkapazitäten bei gleichzeitiger Reduzierung von Wartung und Kosten. Um seinen Kunden eine solche Lösung bieten zu können, suchte der spanische Hersteller von Trackersystemen, PV Hardware, nach einem entsprechenden Partner. Gefunden hat er ihn mit dem Edge-Computing-Spezialisten Zededa.

75 Prozent weniger Installationszeit und Bereitstellungszeit für die Hardware sind mit Edge Computing möglich.

Gemeinsam haben die beiden Unternehmen einen automatischen Prozess entwickelt, der schneller, weniger fehleranfällig und zukunftssicher ist. So kann PV Hardware die Knotenpunkte aus der Ferne verwalten und jederzeit aktualisieren. Damit besteht die Gewissheit, im Falle eines Softwarefehlers sofort eingreifen zu können. Mit der Edge-Computing-Technologie von Zededa kann PV Hardware die Gerätebereitstellung und Installation vor Ort um bis zu 75 Prozent verkürzen.

Die Entwicklung hat aber nicht nur die Effizienz gesteigert. Der Betreiber ist auch nicht mehr von der IT-Infrastruktur vor Ort abhängig. Die komplette Verwaltung der Anlagen erfolgt aus der Ferne. So werden zum Beispiel aus der Ferne Updates von Anwendungen und Betriebssystemen automatisch getestet und im Fehlerfall zurückgesetzt. Dies minimiert das Risiko von Ausfallzeiten und reduziert kostspielige Technikereinsätze vor Ort.

Die Bereitstellung von Updates für Anwendungen, Betriebssysteme und Hardware über die gesamte Lebensdauer eines Standorts hinweg bietet PV Hardware die Möglichkeit, flexibel auf sich ändernde Anforderungen zu reagieren. Gleichzeitig geht PV Hardware kein Risiko ein. Die Updates können aus der Ferne getestet werden. Wenn sie nicht funktionieren, springt das System einfach in den vorherigen Zustand zurück.

Schnittstellen für mehr Anwendungen

Für die reibungslose Implementierung einer solchen Steuerungsplattform ist es wichtig, dass diese für beliebige Hardware einsetzbar ist. Dazu hat Zededa auf ein offenes Betriebssystem gesetzt. Zur Flexibilität einer solchen Plattform für Edge-Computing-Anwendungen gehören auch umfassende Cloudschnittstellen, sogenannte API. Sie unterstützen bestehende Anwendungen und integrieren weitere IT-Systeme der Anlagenbetreiber.

Auf diese Weise hilft die Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette von der Herstellung bis zum Betrieb und zur Wartung von Solaranlagen. Sie unterstützt auch die digitale Integration der Technologie ins Netz. Zudem steigert die Digitalisierung die Effizienz von Anlagen, weil diese einfacher verwaltet werden können. W

Raghushankar Vatte,

Vice President of Strategy and Field und technischer Geschäftsführer, Zededa

Bild: Zededa

Bild: Zededa