In Deutschland kommen schon 18 Prozent des Stroms von Windkraftanlagen. Um diese Powerpakete zu managen, braucht es spezielle Software und Hardware, die auch unter klimatisch ungünstigen Bedingungen funktioniert. Vor diesem Hintergrund entwickelte die BayWa r.e Operation Services das Produkt Systemsafe, das mit einem Industrie-PC von Comp-Mall ausgestattet ist. Wir stellen es vor.

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. Systemsafe „übersetzt“ 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, genügen grundlegende IT-Kenntnisse und etwas Erfahrung mit Elektrotechnik. 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 Comp-Mall gefunden. „Wir haben viele Box PC 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.“ 

Erweiterungen jederzeit möglich

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 Administrationsaufwand stark verringern lässt.

Fertig konfigurierter Embedded PC

„Dass unsere Wahl auf Comp-Mall fiel, hat aber nicht nur mit der Hardware zu tun. Ein weiteres Kriterium war, dass Comp-Mall 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.