01.05.18

Embedded-PC-DA-1000-im-Windpark-Speckberg

Wind ernten mit SystemSafe

In den letzten fünf Jahren wurde mehr als die Hälfte der weltweiten Windkraftkapazität aufgebaut und der Windenergie-Boom ist noch lange nicht zu Ende. Die installierte Leistung der Windparks weltweit ist auf 539 Gigawatt gestiegen, in Deutschland auf über 56 Gigawatt – damit stammt fast ein Fünftel der deutschen Stromproduktion aus den 28.675 Onshore- und 1.169 Offshore-Anlagen. Den Betrieb dieser hocheffizienten Kraftwerke zu überwachen und zu optimieren hat sich BayWa r.e. Operation Services zum Ziel gesetzt und mit SystemSafe ein System entwickelt, das die Daten jeder Windkraftanlage aufzeichnet und auf einem sicheren Weg übermittelt. Wozu braucht es so ein System? Windparks sind kostspielige Investitionen, deren Operation Excellence es zu maximieren gilt. Um das volle Potenzial einer Anlage ausschöpfen zu können ist es wichtig, die Anlagen miteinander zu vergleichen, was bislang mit einem erheblichen Aufwand verbunden war. Der leistungsstärkste Windpark Deutschlands zum Beispiel, der Windpark Stößen-Teuchern, arbeitet mit Anlagen von Enercon, Tacke (General Electric) und Vestas. Jeder Hersteller hat sein eigenes SCADA-System in seine Anlagen integriert. SystemSafe von BayWa r.e. Operation Services „übersetzt“ nun die Informationen aus den verschiedenen SCADA-Systemen. Die Betriebsdaten jeder einzelnen Anlage werden über eine OPC-Schnittstelle gesammelt an ein Windpark-Managementsystem weitergeleitet, das alle Betriebsdaten via Webportal auf dem Desktop oder mobil zur Verfügung stellt. Daten wie erzeugte Strommenge, Störungsdauer und -ort, Umgebungstemperatur, Windgeschwindigkeit und vieles mehr sind für Betreiber, Analysten, Stromhändler oder Service-Mannschaft in Echtzeit abrufbar. Und hier kommt die Sicherheit der Daten ins Spiel.

Alle Daten verschlüsselt

Windparks sind noch allzu oft ein leichtes Spiel für Hacker. Um in eine Anlage einzudringen und sie zu manipulieren, braucht es nicht viel: Grundlegende IT-Kenntnisse und etwas Erfahrung mit Elektrotechnik reichen aus. SystemSafe wird auch hier seinem Namen gerecht. Die Daten aus den Windkraftanlagen werden über Mobilfunknetz und ohne direkten Internetkontakt zu den Servern der BayWa r.e. geschickt. Der Kunde erhält über einen verschlüsselten VPN-Zugang Zugriff auf den BayWa r.e.-Server und damit zu seiner Anlage. Die Anlage ist so nicht über Internet auffindbar und vor Manipulationen geschützt.

Modularität gibt Spielraum

Die genau passende Hardware hat BayWa r.e Operation Services bei compmall gefunden. „Wir haben viele Embedded PCs evaluiert, aber als wir den DA-1000 ausprobierten, war schon nach einer einwöchigen Testphase klar – das ist unser System“, sagt Mohamed Harrou, SCADA Engineer bei BayWa r.e. Operation Services. „Der DA-1000 überzeugte uns durch seine modulare Erweiterbarkeit, die lange Verfügbarkeit und den erweiterten Temperaturbereich.“ Der Industrie PC wird in einen Schaltschrank eingebaut, der entweder in einem Umspannwerk oder in einer Windkraftanlage steht oder sogar draußen. Das heißt, der DA-1000 ist zwar vor Wind und Wetter geschützt, aber nicht vor Kälte und Hitze. Somit ist ein Betriebstemperaturbereich von -25°C bis 70°C unerlässlich. Zwei LAN-Schnittstellen sind erforderlich, um die Verbindung zum SCADA-System und zum Router herzustellen. Erweitert wird der Box PC über ein proprietäres Plug and Play-CMI-Modul mit 4x Digital In und 4x Digital Out. „Aktuell benötigen wir nur 2x DIO. Einmal für ein Script auf dem PC, das den Router zurücksetzt, falls er eingefroren ist. Und die andere DIO wollen wir dazu nutzen, um Türkontakte zu überwachen. Das ist aber noch in Entwicklung“, erklärt Harrou. „Bleiben noch zwei DIO offen, damit wir zukunftsfähig bleiben können. Daher planen wir von vornherein eine großzügigere Schnittstellen-Ausstattung ein. Nach dem Motto ‚Never change a running system‘ wollen wir nicht schon nach kurzer Zeit wieder von vorn anfangen.“ Modularität bedeutet optimale Anpassbarkeit an das eigene Anforderungsprofil: Über verschiedene CMI-Module ließe sich der DA-1000 alternativ mit COM-Schnittstellen, DisplayPort, DVI-D-Connector, LPT-Port und PS/2-Port oder VGA-Port erweitern. Über zwei Mini-PCIe-Steckplätze könnte man außerdem 2x LAN-Ports, WLAN, LTE oder 2x USB 3.0-Ports hinzufügen. Der Box PC ist somit ein Allrounder – in mehreren Leistungsklassen erhältlich eignet er sich für verschiedene Aufgaben. Hinter diesem Konstruktionsprinzip steckt der Gedanke, eine Hardware-Plattform für möglichst viele Anwendungen einzusetzen. Ein unschätzbarer Vorteil, da sich so der Administrations-Aufwand stark verringern lässt.

Fertig konfigurierter Embedded PC

„Dass unsere Wahl auf compmall fiel, hat aber nicht nur mit der Hardware zu tun. Ein weiteres Kriterium war, dass compmall uns ein Service-Paket geschnürt hat“, begründet Harrou die Entscheidung. Der DA-1000 wird als Komplett-System mit Arbeitsspeicher und SSD ausgeliefert. Zur Ready-to-run-Version gehören zudem ein in Zusammenarbeit mit BayWa r.e. Operation Services entwickeltes Windows-Image, das auf das hochkomplexe Zusammenspiel aus verschiedenen SCADA-Systemen und der Windpark-Management-Software zugeschnitten ist. Ergänzt wird das Paket durch ein Lagerkonzept, das es erlaubt, bei Bedarf schnell auf die vorparametrierten Box PC zuzugreifen. Sodass das BayWa r.e.-Team um SystemSafe immer Wind unter den Segeln hat.

Link zu allen Embedded PCs von compmall.