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Enerige & Management > IT - Der Weg ist das Ziel
Bild: Fotolia.com, topae
IT:
Der Weg ist das Ziel
Der Smart Meter Rollout ist eine enorme logistische Herausforderung. Höhere Mathematik und spezielle Softwarelösungen sind dabei gefragt.
 
Bis 2032 ist noch eine ganze Weile hin. Das mag zwar stimmen, aber wenn man sich die Vorgaben zum Smart Meter Rollout ansieht, muss man die Aussage wohl etwas relativieren - denn bis 2032 muss er abgeschlossen sein. Bis dahin, so ist auf der Internetseite der Deutschen Energie-Agentur (Dena) zu lesen, sollen fast 16 Mio. intelligente Messsysteme, also die elektronischen Zähler mit einem Smart-Meter-Gateway als Kommunikationseinheit, bei Erzeugern und größeren Verbrauchern im Einsatz sein. Außerdem geht die Dena von rund 35 Mio. modernen Messeinrichtungen – das sind nicht-kommunizierende elektronische Zähler – aus, die in privaten Haushalten eingebaut werden. Tatsächlich sind die Vorbereitungen bei den Messstellenbetreibern schon im Gang.

Wenn man nur ganz vereinfachend das arithmetische Mittel nimmt, dann haben das seit Anfang 2017 geltende Gesetz zur Digitalisierung der Energiewende und das angegliederte Messstellenbetriebsgesetz den Messstellenbetreibern pro Jahr etwa 3,6 Mio. Kundenkontakte eingebracht. Pro Woche macht das knapp 70 000 Kontakte und pro Arbeitstag rund 14 000 Installationen. Schon bei einem Unternehmen, das lediglich sechs Netzmonteure beschäftigt, die pro Tag zehn Wechselaufträge durchführen, wären für eine Woche 300 Planungsentscheidungen zu treffen.

Hinter der einfachen Division verbirgt sich in der Praxis ein außerordentlich komplexes logistisches Problem: Ein so genanntes Vehicle-Routing-Problem, für das beispielsweise Hannes Heckner und seine Mitarbeiter eine Lösung anbieten. Der Vorstandsvorsitzende der Mobile X AG in München, die sich auf die effiziente Abwicklung von mobilen technischen Außendiensten spezialisiert hat, sieht das Digitalisierungsgesetz als Steilvorlage. Denn das Ausrollen der Zähler, der regelmäßige Austausch nach einer überschaubaren technischen und wirtschaftlichen Lebensdauer – schließlich handelt es sich bei einem intelligenten Messsystem um einen Computer – oder die vermutlich höhere Störanfälligkeit der elektronischen Geräte im Vergleich zu den althergebrachten Ferraris-Zählern dürften wohl zu einem bisher nicht gekannten Optimierungsbedarf von technischen Dienstleistungen in der Energiewirtschaft führen.

Optimierungsaufgabe ist komplexer als sie erscheint

Im Grunde geht es darum, ein Kostenminimum zu finden, das im Wesentlichen von der Route des Monteurs bestimmt wird. „Das sieht auf den ersten Blick gar nicht so kompliziert aus“, sagt Heckner. Und gleich hinterher: „Ist es aber doch.“ Denn es gibt nicht nur einen, sondern möglicherweise fünf oder zehn Monteure. Es gibt nicht nur ein Fahrzeug, sondern vielleicht sieben oder acht, noch dazu mit unterschiedlicher Ladekapazität für Zähler und Werkzeuge. Und es gibt nicht nur einen Startpunkt, denn jeder Monteur könnte ja von einem anderen „Depot“ aus auf seine Strecke gehen. „Dann haben wir ein Mehr-Depot-Vehicle-Routing-Problem, wahrscheinlich auch noch mit Zeitfenstern“, erklärt der Chef von Mobile X. Denn natürlich sei nicht jeder Messstellenkunde rund um die Uhr erreichbar und der Einbau dauere wahrscheinlich auch nicht überall gleich lang. Vielleicht haben die Monteure auch noch andere Aufgaben als den Zähler-Rollout – dann wird es noch komplizierter. Und schließlich muss man davon ausgehen, dass nicht jeder Zähler, der installiert wird, sofort einwandfrei funktioniert.

Mal einfach so das Kostenminimum ausrechnen, geht nicht. Zumal man auch, wie Heckner betont, noch die Priorität verschiedener Aufträge bewerten müsse. Ein Verfahren, um zum Erfolg zu kommen, ist die Branch-and-Cut-Methode, mit der lineare Optimierungsprobleme immerhin näherungsweise gelöst werden können. Zumindest kann man angeben, dass man eine Lösung akzeptiert, die beispielsweise fünf oder zehn Prozent vom Optimum entfernt ist. Wie lange ein Computer dafür rechnen muss, lässt sich aber kaum vorhersagen. Deshalb setzt man bei Mobile X auch ein ganz pragmatisches Verfahren ein. „Man nimmt die Vorgänge der Reihe nach nach ihrer Priorität und versucht diese bei allen Ressourcen nacheinander zu verplanen, so dass die Gesamtkosten bei jeder Einzelverplanung möglichst gering sind“, betont Heckner. Wenn alle möglichen Vorgänge so verplant wurden, läuft ein Optimierungsprogramm über das erste Szenario und nähert sich schrittweise einem Optimum.

Spitzfindige könnten sagen, das Optimum ist erreicht, wenn ein Monteur gar nicht fährt und entsprechend keine Kosten verursacht. Das tut er dann natürlich doch. Zwar kostet jeder gefahrene Kilometer einen bestimmten Eurobetrag. Jeder versäumte Auftrag oder auch nur jeder versäumte Vorgang innerhalb eines Auftrags verursacht aber ebenfalls Kosten. Entsprechend müssen „Strafpunkte“ vergeben werden.

Hunderttausende von Wegstreckenoptionen

Auch Laien, die ein nicht ganz entspanntes Verhältnis zur Mathematik haben, können sich in etwa ausmalen, welcher Rechenaufwand für eine Optimierung der Rollout-Kosten notwendig ist. Aus Hunderttausenden von Wegstreckenoptionen mit verschiedenen technischen und ökonomischen Nebenbedingungen muss die IT-Lösung die kostengünstigste Variante auswählen. Laut Heckner lässt sich so jedoch je nach Anzahl der Aufträge pro Tag und Techniker eine Fahrtkostenreduzierung von etwa 20 Prozent erzielen.

Die Software von Mobile X bezieht auch Fahrzeugpositionsdaten und Daten über die aktuelle Verkehrssituation ein, wie sie beispielsweise von Google oder Bing verfügbar sind. So erhalten die Disponenten der Monteure zum einen Meldungen über den jeweils aktuellen Standort der Servicefahrzeuge. Zum anderen können sie kritische Situationen schnell erkennen und die Planung revidieren.

„Die Vorüberlegungen und die Vorarbeiten sind entscheidend für die Verlässlichkeit und Güte der Lösung“, betont Heckner und stellt eine To-Do-Liste auf, die beim Zusammentragen wesentlicher Vorinformationen helfen soll. Dazu gehört beispielsweise, verschiedene Auftragstypen, wie den Einbau von Zählern mit und ohne Gateway, mit realistischen Planzeiten zu versehen. Genauso wichtig sei es auch, Informationen über den Zählerplatz zu beschaffen, um dessen Abmessungen zu kennen und gegebenenfalls auch einschätzen zu können, ob etwa bei den gegebenen Sende- und Empfangsbedingungen eine einfache Mobilfunkanbindung ausreicht.

Doch bevor eine IT-Lösung ein operatives Problem angehen kann, müssen in einer strategischen Planung die großen Leitplanken für den Rollout gezogen werden. Eine der wesentlichen Überlegungen hier dürfte sein: Sollen gleich alle Zähler in einer Region gewechselt werden oder soll nur nach Bedarf eingebaut werden?

In Mischgebieten mit Gewerbeflächen, Büro- und Praxisräumen sowie Wohneinheiten würde der stufenweise Wechsel nach Höhe des Stromverbrauchs zu mehrfachen Anfahrten führen. Der damit verbundene Aufwand für den Messstellenbetreiber würde die Gesamtkosten für den Rollout in die Höhe treiben. Hier könnte ein einmaliger, flächendeckender Komplettaustausch wirtschaftlicher sein. „Die Bundesregierung hat diese Option in ihrem Gesetzentwurf den Netzbetreibern ausdrücklich offengehalten“, sagt Heckner und verweist auf die Vorgabe des Gesetzgebers, dass auch die einfachen modernen Messeinrichtungen bei Haushalten für eine Kommunikationseinheit vorbereitet sein müssen. Somit könne es durchaus eine Überlegung wert sein, gleich ein intelligentes Messsystem zu installieren, um sich weitere Ablese- und Nachrüstanfahrten zu sparen. Auch diese Option erlaubt das Gesetz unter bestimmten Bedingungen.


Rollen- und Geräteverteilung
Den Messstellenbetrieb üben grundsätzlich die örtlichen Verteilnetzbetreiber aus. Zur Erfüllung ihrer Aufgabe können sie sich verschiedener Dienstleister bedienen, beispielsweise für die Installation der Zähler beim Kunden. Kunden mit einem Verbrauch über 6 000 kWh pro Jahr erhalten ebenso wie Erzeuger mit einer installierten Leistung über 7 kW ein intelligentes Messsystem, das aus einem Basiszähler und einer Kommunikationseinheit, dem Smart Meter Gateway, besteht. Kunden mit einem Verbrauch unter 6 000 kWh erhalten grundsätzlich einen elektronischen Zähler ohne Kommunikationseinheit, eine so genannte moderne Messeinrichtung. Diese muss bei Bedarf in ein intelligentes Messsystem integrierbar sein.

 
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Dienstag, 04.07.2017, 13:28 Uhr