Das städtische Heizungsunternehmen setzt IoT-Sensoren in großem Umfang Ein, um Wasserlecks in seinem Heizungsnetz zu erkennen. Eine Anwendung, die im IoT noch nicht weit verbreitet ist, sich aber dennoch bewährt.
Das Wärmenetz gilt als zentrales Instrument der Energiewende in Städten. Das ordnungsgemäße Funktionieren dieser unterirdischen Zentralheizungssysteme auf Nachbarschafts- oder Stadtebene stellt somit eine fertige Anwendung für das IoT dar. Dies zeigt insbesondere das Projekt des interkommunalen Wärmeunternehmens der Metropolregion Grenoble (CCIAG), das das zweitgrößte Wärmenetz Frankreichs betreibt. Letzteres wird mehr als 500 Sensoren entlang seiner 178,3 km langen Rohre unter den öffentlichen Straßen von sieben Gemeinden im Stadtgebiet einsetzen, um Wasserlecks zu erkennen. Außerdem werden knapp 1.400 Umspannwerke überwacht. „Die Rohrleitungen sind alt und die Zahl der Lecks nimmt zu. Wir haben 3.000 Inspektionspunkte, um sie zu erkennen. Die Umgehung dieser Lecks dauert drei bis vier Wochen“, erkennt Sébastien Blanchoz, Leiter der Betriebs- und Vertriebsabteilung der CCIAG.
Diese Suche nach Lecks ist für den Wärmekonzern, der mehr als 100.000 Wohneinheiten an sein Netz anschließt, also ein Drittel der Bevölkerung der Metropole, kein aktuelles Problem. Erste Tests wurden 2012 durchgeführt. „Wir haben mit zahlreichen Prototypen experimentiert, aber sie waren nicht perfekt. Einer der vorgeschlagenen Sensoren war beispielsweise versiegelt und ermöglichte uns keinen Batteriewechsel“, erklärt Sébastien Blanchoz. Die Experimente kamen daher nie zum Tragen. Ein neues Leck im Netz im Jahr 2023, das zu einem Verlust von 200 Kubikmetern Wasser pro Tag führte, veranlasste die CCIAG, eine neue Ausschreibung zu starten und dieses Problem direkt anzugehen.
25 Sensoren im POC getestet
„Für den Betrieb in einer aggressiven Umgebung mit unter Druck stehendem Heißwasser war eine robuste Lösung erforderlich.“
Den Zuschlag für das Projekt erhielten der IoT-Hersteller Atim und der ERP-Softwarehersteller Imagina. Atim hat Sensoren entwickelt, die über das Sigfox-Netzwerk kommunizieren, und die Signalqualität mithilfe der Antennen des EBDS-Verteilers optimiert. „Wir brauchten eine robuste Lösung für den Betrieb in einer aggressiven Umgebung mit unter Druck stehendem Heißwasser, die ohne Batterien und ohne Stromversorgung auskommt, um untergetaucht zu werden, und mit einer Lebensdauer von mehr als zehn Jahren“, listet Francis Raimbert, Gründer und Gründer, auf CEO von Atim. Zur Ergebniserfassung wurde gerade ein POC mit 25 Sensoren, darunter 6 Unterwassertemperatursensoren, fertiggestellt, die ein Netzwerkleck durch den Eintritt von heißem Wasser aus den Rohren in das kalte Grundwasser erkennen. Auf der Imagina-Überwachungsplattform, die Betrieb und Wartung verwaltet, werden die Sensoren auf einer Karte geolokalisiert und senden Alarme, wenn die Gefahr von Lecks besteht.
Die größte Herausforderung für Atim betraf die Analyse der Daten: „Wir haben definiert, wie Regenwasser von Wasser aus einem Leck unterschieden werden kann“, erklärt Francis Raimbert. Das CCIAG testete seinerseits die Zuverlässigkeit der Lösung, indem es Dampf in das Wärmenetz einspritzte, um die Reaktion der Sensoren und ihren Widerstand zu kontrollieren. Gleichzeitig wurden LoRaWAN-Temperaturfühler in beheizten Häusern eingesetzt. „Die Verteilung der Wärme innerhalb von Gebäuden ist ein weiterer Bereich, der Anlass zur Sorge gibt“, bemerkt Olivier Hersent, Gründer und CEO von Actility, einem französischen Unternehmen, das sich auf LPWAN-Netzwerke spezialisiert hat und weltweit vier Millionen aktive Sensoren betreibt.
Drohnen in der Luft
Zufrieden mit der Lösung installiert die CCIAG täglich ein Dutzend neue Sensoren in ihrem Netzwerk, um sie bis nächsten November in großem Umfang zu betreiben. „Dies ist eine erhebliche Investition, aber wenn es zu einem großen Wasserleck kommt, zahlt sich die Lösung zehnfach aus, denn ein Leck kann den Betrieb des gesamten Netzes lahmlegen“, betont Sébastien Blanchoz. Auch die CCIAG, die im Jahr 2033 Wärme zu 100 % aus erneuerbaren Energien erzeugen will, begrüßte den geringen Verbrauch der IoT-Technologie. Insgesamt: 200 Millionen Euro werden von der Heizungsgesellschaft im Zeitraum 2018 bis 2033 in die Entwicklung, Erhaltung und Verbesserung der Energie- und Wirtschaftlichkeit sowie des ökologischen Fußabdrucks des Netzes investiert.
„Es gibt keine Wunderlösung, wir müssen Technologien kombinieren, um von den besten Beiträgen zu profitieren“
Allerdings ist IoT nicht die einzige von der CCIAG bewertete Lösung. „Wir hatten Roboter, um die Rohre zu inspizieren, aber sie waren nicht zufriedenstellend. Wir haben auch Drohnen eingesetzt, die mit Thermografiesensoren ausgestattet waren, um einen Tag lang über das Netzwerk zu fliegen „Kombinieren Sie Technologien, um von den besten Vorteilen zu profitieren“, bemerkt Sébastien Blanchoz, der das gesamte Netzwerk in sechs Teile unterteilte, um separate Experimente durchzuführen.
Dieses Projekt weckt das Interesse von Gemeinden wie Metz, die mit der CCIAG kommuniziert haben. Francis Raimbert bemerkt auch das Interesse anderer Kunden an einer Vervielfältigung des Projekts. „Die Installation ist noch einfacher, da die Lösung Plug&Play ist“, betont er. Die Marktaussichten sind umso wichtiger, als Ende 2022 in einer Umfrage des Verbandes der Umweltenergiedienste (Fedene) in Frankreich 946 Wärmenetze aufgeführt sind. „Wir haben ein Heizungsnetz und hatten glücklicherweise über einem Aussichtspunkt ein Leck“, sagt Pierre Ciemniejewski, Projektmanager für die Gemeinde Lambersart, für die der Einsatz von IoT für diese Nutzung von großem Wert wäre. Es besteht kein Zweifel, dass Wärmenetze einen großen Markt für diese Technologie darstellen.
