Entwicklung und Erprobung von autarken, ferngesteuerten Antrieben zur Automatisierung erdverlegter Armaturen in Versorgungsnetzen (3SX)

Problemstellung
Wasser-, Abwasser-, Gas- und Fernwärmenetze sind zentraler Bestandteil der Infrastruktur eines jeden Landes. Das Öffnen, Schließen und Steuern von Rohrleitungssystemen erfolgt durch Armaturen, die mittels sogenannter Stellantriebe gesteuert werden. Allein in Deutschland werden rund 12 Mio. unterirdisch verlegter Stellantriebe im mehreren hunderttausend Kilometer langen Rohrleitungsnetz eingesetzt.
Armaturenantriebe, Sensoren, Zähler und Pumpen sind seit langem Bestandteile des Anlagenbetriebs. Allerdings erforderten diese bisher aufwändige Infrastruktur für die Stromversorgung und den Datentransfer, und kommen entsprechend im Verteilnetz kaum zum Einsatz. Seit einigen Jahren setzen sich verstärkt dezentrale Lösungen durch, bei denen die Daten über Funknetzte übermittelt werden. Für die Leitstandintegration bleibt jedoch in den meisten Fällen ein Stromnetzanschluss erforderlich, z. B. für den Betrieb einer Steuerung (SPS).

Projektziel
Ziel des KMU-innovativ-Projekts 3SX zwischen den Berliner Unternehmen 3S Antriebe GmbH und ettex GmbH war die Entwicklung von innovativen Antriebslösungen und deren Automatisierung um die die Kosten für erdverlegte Armaturen substanziell zu senken und im Ergebnis die Effizienz sowie die Sicherheit des Betriebs von Versorgungsnetzen deutlich zu steigern.

Vorgehensweise
Die für die Entwicklung der neuen Antriebe und Integrationsplattform notwendigen Entwicklungsleistungen erforderten die enge Zusammenarbeit von Spezialisten aus verschiedenen Technologiebereichen. Aufgabe der 3S Antriebe GmbH im Projekt war die Entwicklung der neuen Antriebe, eines neuen Akkus und neuer Konzepte für die Aufladung der Akkus. Der Kommunikationsspezialist ettex GmbH über nahm die Entwicklung einer Client-Software so wie Anpassungen deszentralen Steuerservers, um die Antriebe über Funkverbindung bidirektional in die Systeme der Versorgungsnetzbetreiber zu integrieren. Die anfangs aufgestellten Anforderungen an die neue Lösung lauteten: Armaturen müssen ohne aufwendiges Schachtbauwerk nachgerüstet werden können; Es dürfen keine Strom und Datenkabel zu den Armaturen verlegt werden müssen. Dafür müssen effiziente aber gleich zeitig sehr leistungsstarke Antriebe entwickelt werden, die zu verlässig bidirektional über Mobilfunk gesteuert werden können; Die Antriebe müssen sicher in die Fernwirktechnik eingebunden werden können und stets erreichbar sein.

Im Ergebnis des FuE-Projekts sollten Antriebe und Kommunikationslösungen entstehen, die folgende Vorteile mit sich bringen: Kein Tiefbauwerk für die Installation der Antriebe erforderlich: Bau- und Instandhaltungskosten entfallen; Nebenkosten für die Verlegung von Strom- und Datenkabeln entfallen;
Keine teure Steuerungstechnik (SPS, Schaltschrank) erforderlich; Optimierung des Personaleinsatzes bei der Wartung der Armaturen; Deutliche Reduzierung der in einem Havarie Fall entstehenden Schäden durch schnelles Absperren der betroffenen Bereiche eines Versorgungsnetzes.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Im KMU-innovativ-Projekt 3SX wurden Lösungen entwickelt für die mobile, kabellose, bidirektionale Integration von dezentralen Feldgeräten¿insb. Stellantrieben für erdverlegte Armaturen ¿direkt in die existierende Leitstandsoftware der SCADA-Systeme der Versorgungsnetzbetreiber. Die neuen Stellantriebe arbeiten vollständig Akku basiert, daher sind keinerlei Strom-und Datenleitungen in den Schächten für den Betrieb der Antriebe erforderlich. Gleichzeitig wird höchste Kommunikationssicherheit gewährleistet.

• 3S Antriebe GmbH
• ettex GmbH