Von der mobilen Zählerablesung bis zum vernetzten Versorgungsunternehmen: AMR oder AMI – welche Option ist die richtige für intelligente Zähler?

Alle Versorgungsunternehmen sind auf genaue Verbrauchsdaten angewiesen. Wasser-, Gas-, Strom- und Fernwärmeversorger müssen den Verbrauch jedes einzelnen Kunden ermitteln, um Rechnungen erstellen, die Nachfrage überwachen, Probleme erkennen und die Infrastruktur planen zu können. 

Für ein kleines Versorgungsunternehmen mag die Erfassung dieser Daten überschaubar sein. In einer Großstadt hingegen können Hunderttausende von Zählern über Wohnhäuser, Geschäftsgebäude, Industrieanlagen, unterirdische Schächte, Maschinenräume und abgelegene Standorte verteilt sein. 

Energieversorger verwenden im Allgemeinen eine von zwei Messarchitekturen: 

• Automatisierte Zählerablesung (AMR) 

• Erweiterte Messinfrastruktur oder AMI 

Beide Verfahren reduzieren den Bedarf an manueller Zählerablesung. Der Hauptunterschied liegt in der Art und Weise, wie die Daten das Versorgungsunternehmen erreichen. 

AMR erfordert weiterhin, dass ein Mitarbeiter oder ein Fahrzeug sich dem Zähler nähert. AMI nutzt ein permanent installiertes Kommunikationsnetzwerk zur automatischen Datenerfassung. 

Für kleinere Versorgungsunternehmen oder solche mit geringer Zählerdichte kann AMR ein wirtschaftlicher erster Schritt weg von der manuellen Zählerablesung sein. Für Großstädte mit Hunderttausenden von Zählern bietet AMI in der Regel einen größeren langfristigen betrieblichen und finanziellen Nutzen. 

Die LoRaWAN®-Gateways und Sensoren von TEKTELIC für intelligentes Messwesen bieten praktische Bausteine ​​für AMI und helfen Energieversorgern, Zähler zu vernetzen, Lecks zu erkennen, die Netzabdeckung zu verbessern und Daten aus Gebäuden und Stadtvierteln in zentrale Anwendungen zu übertragen.

Was ist intelligente Zählertechnik? 

Intelligente Zähler nutzen elektronische Geräte, um den Verbrauch von Ressourcen wie beispielsweise … zu messen und aufzuzeichnen: 

• Elektrizität 

• Gas 

• Wasser - Water 

• Fernwärme und -kühlung 

• Andere verbrauchsabhängige Versorgungsleistungen 

Herkömmliche Zähler werden möglicherweise nur einmal im Monat abgelesen. Intelligente Zähler können Daten häufiger erfassen und elektronisch übermitteln. 

Dies ermöglicht eine genauere Abrechnung, ein besseres Bedarfsmanagement, die frühzeitige Erkennung von anormalem Verbrauch und ein besseres Verständnis der Nutzungsmuster. 

Je nach System unterstützen intelligente Zähler auch die bidirektionale Kommunikation. Energieversorger können diese Funktion für die Fernkonfiguration, die Störungserkennung, die Laststeuerung, Preisprogramme und Kundenbenachrichtigungen nutzen. 

Intelligente Zähler verändern daher den Zweck von Zählerdaten. Anstatt nur der Abrechnung zu dienen, können die Informationen auch den Betrieb, die Energieeinsparung, den Kundenservice und die Infrastrukturplanung unterstützen. 

AMR: Automatisiertes Lesen, nicht automatisierte Routenführung 

Die automatische Zählerablesung ist im Allgemeinen ein einseitiges Kommunikationssystem. 

Jeder Zähler ist mit einem Funkmodul ausgestattet. Ein Mitarbeiter des Versorgungsunternehmens fährt oder geht mit einem mobilen Empfänger durch das Versorgungsgebiet. Sobald sich der Empfänger in Reichweite befindet, erfasst er Informationen wie beispielsweise: 

• Zählerkennzeichnung 

• Kumulierter Verbrauch 

• Zählerstatus 

• Eingeschränkte Alarminformationen 

Die Daten werden in einem mobilen oder fahrzeugmontierten System gespeichert und später an die Abrechnungs- oder Zählerdatenplattform des Energieversorgers übertragen. Einige Systeme laden die Daten kontinuierlich über Mobilfunk hoch, andere erst nach Abschluss der Fahrt. 

Ein typisches AMR-System umfasst einen Zähler, ein Funkmodul, einen mobilen Empfänger, eine Routenverwaltungssoftware und eine Schnittstelle zum Abrechnungssystem. 

Im Vergleich zur manuellen Ablesung verbessert die automatische Zählerablesung (AMR) Effizienz und Sicherheit. Mitarbeiter müssen nicht mehr jedes Grundstück betreten oder jeden Zählerstand überprüfen. 

Das Fahrzeug muss die Fahrt jedoch noch antreten. 

Das ist die entscheidende Einschränkung von AMR: Es automatisiert zwar die Zählerablesung, beseitigt aber nicht den Weg der manuellen Zählerablesung. 

AMR eignet sich möglicherweise bei kleinen Versorgungsunternehmen mit geringer Zählerdichte, wenn Ablesungen nur monatlich erforderlich sind, bestehende Zähler modernisiert werden können oder die Investitionsmittel für ein Festnetz begrenzt sind. Es kann auch als vorübergehende Zwischenlösung hin zu AMI (Automated Integrated Metrology) nützlich sein. 

Allerdings fallen weiterhin laufende Arbeits- und Fahrzeugkosten an. Versäumte Übertragungen können einen weiteren Besuch erforderlich machen, und Wetterbedingungen, Verkehr, Straßenverhältnisse oder Zufahrtsbeschränkungen können die Abholung beeinträchtigen. 

Die spärlichen Daten schränken auch die Möglichkeiten des Versorgungsunternehmens ein. Ein Leck, das unmittelbar nach der monatlichen Ablesung auftritt, kann wochenlang bestehen bleiben, bevor es auf der nächsten Rechnung erscheint. Auch intermittierende Lecks, ungewöhnlicher nächtlicher Verbrauch, Rückfluss und plötzliche Verbrauchsänderungen sind oft schwer zu erkennen. 

AMI: Ein permanent verbundenes Messnetzwerk 

Die intelligente Messinfrastruktur nutzt ein festes Kommunikationsnetz, um Zähler mit dem Energieversorger zu verbinden. 

Anstatt auf ein Abholfahrzeug zu warten, übertragen intelligente Zähler Daten automatisch an Gateways oder Sammelgeräte. Die Gateways leiten die Informationen über Mobilfunk, Ethernet, Glasfaser oder eine andere Backhaul-Verbindung an den Netzwerkserver und die Anwendungen des Energieversorgers weiter. 

Ein AMI-System umfasst typischerweise: 

• Intelligente Zähler oder Zählerschnittstellengeräte 

• Funkkommunikationsmodule 

• Feste Gateways 

• Backhaul-Konnektivität 

• Netzwerkmanagement-Software 

• Zählerdatenverwaltungssysteme 

• Abrechnungs-, Analyse- und Kundendienstanwendungen 

Bei batteriebetriebenen Wasser- und Gaszählern muss das Funkmodul nicht permanent aktiv sein. Ein Zähler kann den Verbrauch häufig messen, die Daten speichern und in festgelegten Abständen kompakte Meldungen senden. 

Ein Wasserzähler könnte beispielsweise viermal täglich anstatt einmal im Monat Wasser abmessen. 

Dadurch werden Zählerdaten von einer periodischen Abrechnungseingabe in eine Quelle zeitnaher betrieblicher Informationen umgewandelt. 

So funktioniert TEKTELIC Smart Metering 

Ein intelligentes Messsystem kann die LoRaWAN®-Technologie nutzen, um Zähler und Sensoren in Wohngebäuden, Gewerbeimmobilien, Produktionsstätten oder einer ganzen Stadt zu vernetzen. 

Der Prozess umfasst vier Hauptphasen. 

Zunächst erfassen intelligente Zähler und Sensoren Informationen. Dazu gehören beispielsweise der Verbrauch von Wasser, Gas, Strom oder Wärmeenergie sowie Daten zu Luftfeuchtigkeit, Luftqualität, Temperatur, Kohlendioxid, Anwesenheit, Beleuchtung oder Gerätestatus. 

Zweitens senden LoRaWAN®-Geräte kompakte Funknachrichten. Diese Technologie ist für die Kommunikation über große Entfernungen mit geringem Stromverbrauch konzipiert und eignet sich gut für Geräte, die relativ kleine Datenmengen senden. 

Drittens empfangen TEKTELIC-Gateways die Nachrichten und leiten sie sicher an den Netzwerkserver weiter. Mehrere Gateways können dieselbe Übertragung empfangen, was die Abdeckung und die Netzwerkzuverlässigkeit verbessert. 

Schließlich sendet der Netzwerkserver die Informationen an die Anwendungen des Energieversorgers oder des Kunden. Nutzer können Verbrauchshistorie, Alarme, Nutzungstrends, Zählerstatus, Bedarf im Versorgungsgebiet und Berichte auf Computern oder Mobilgeräten einsehen. 

Der Wert von AMI hängt daher nicht nur von der Datenerfassung ab, sondern auch von der Umwandlung der Daten in nützliche Informationen. 

COMFORT v2: Kombination aus Zählerablesung und Leckageerkennung 

Verbrauchsdaten können zwar auf ein Leck hindeuten, aber ein spezieller Sensor liefert direktere Beweise. 

Dadurch eignet sich COMFORT v2 für Technikräume, Mehrfamilienhäuser, Gewerbeimmobilien, Produktionsstätten, Heizräume, Wohnkeller und andere Orte, an denen Wasserschäden ein Problem darstellen. 

Ein Impulseingang kann Messwerte von einem kompatiblen Wasserzähler erfassen. Leckagesonden oder -kabel können in der Nähe von Rohren, Tanks, Pumpen, Ventilen oder wasserempfindlichen Geräten installiert werden. 

Wird eine ungewöhnlich hohe Feuchtigkeit festgestellt, kann das System eine Warnung ausgeben. Wo automatische Abschalteinrichtungen installiert sind, kann die Reaktion über die Benachrichtigung hinausgehend die Wasserzufuhr unterbrechen. 

Dies verdeutlicht einen wichtigen Vorteil von AMI: Das Netzwerk kann mehr als nur Abrechnungsdaten erfassen. Es kann auch Geräte vernetzen, die Wasserverschwendung reduzieren, Sachschäden begrenzen und eine schnellere Reaktion ermöglichen. 

Was AMI über die Abrechnung hinaus ermöglicht 

Ein korrekt konzipiertes AMI-Netzwerk kann Folgendes unterstützen: 

• Mehrere Zähleraktualisierungen pro Tag 

• Kontinuierliche Durchflusserkennung 

• Leck- und Feuchtigkeitsmelder 

• Rückflusswarnungen 

• Manipulationswarnungen 

• Pünktliche Rechnungsstellung 

• Einzugs- und Auszugsmessungen ohne Feldbesuche 

• Kundenportale 

• Benachrichtigungen bei hohem Verbrauch 

• Nachfragevorhersage 

• Verbrauchsanalyse auf Bezirksebene 

• Nicht-Einnahmen-Wasserprogramme 

• Fernkonfiguration, sofern unterstützt 

• Druck-, Durchfluss- und Wasserqualitätssensoren 

• Umweltüberwachung in intelligenten Gebäuden 

• Verbesserte Auftrags- und Anlagenverwaltung 

Das gleiche Netzwerk kann mit Wasserzählern beginnen und später Gaszähler, Umweltsensoren, Druckmessgeräte, Leckagedetektoren oder andere LoRaWAN®-Geräte unterstützen. 

AMI wird somit zu einer gemeinsamen digitalen Plattform und nicht zu einem System, das ausschließlich der Zählerablesung dient. 

AMR und AMI im Vergleich 

Ein Kostenbeispiel für eine Großstadt 

Betrachten wir als Beispiel eine Stadt mit folgendem Profil: 

• 850 Quadratkilometer Gebiet 

• 1.4 Millionen Einwohner 

• 400,000 Wasserzähler 

• Monatliche AMR-Sammlung 

• Ein 12-köpfiges Leseteam 

• Ein Stundensatz von 90 Dollar. 

• 150 KONA Macro Gateways 

• Vier Zähleraktualisierungen pro Tag 

• Ein zehnjähriger Evaluierungszeitraum 

Angenommen, das AMR-Team arbeitet durchschnittlich 2,080 Stunden pro Person und Jahr. 

Die jährlichen AMR-Arbeitskosten betragen: 

12 × 2,080 × 90 $ = 2,246,400 $ 

Über zehn Jahre: 

$22,464,000 

Das entspricht 56.16 US-Dollar pro Meter über zehn Jahre. 

Die Kostenschätzung umfasst lediglich die Arbeitskosten. Fahrzeuge, Kraftstoff, Versicherung, Wartung, Routenplanungssoftware, Überwachung, Überstunden und wiederholte Besuche würden die tatsächlichen AMR-Kosten erhöhen. 

Bei AMI wird angenommen, dass jedes Gateway 1,000 US-Dollar kostet, die Installationskosten 2,000 US-Dollar und die jährlichen Betriebskosten 1,000 US-Dollar betragen. 

Die anfänglichen Installationskosten für 150 Gateways betragen: 

150 × 3,000 USD = 450,000 USD 

Zehnjähriger Gateway-Betrieb ist: 

150 × 1,000 $ × 10 = 1,500,000 $ 

Die Gesamtkosten des AMI-Netzwerks über zehn Jahre betragen: 

$1,950,000 

Das entspricht ungefähr 4.88 Dollar pro Meter über zehn Jahre. 

Unter diesen Annahmen: 

• AMR-Arbeit: 22.464 Mio. US$ 

• AMI-Gateway-Netzwerk: 1.95 Mio. US$ 

• Geschätzte Differenz: 20.514 Mio. US$ 

Das modellierte AMI-Netzwerk ist etwa 91 Prozent kostengünstiger als das AMR-Arbeitsmodell. 

Die jährliche Betriebskostenersparnis beträgt etwa 2.1 Millionen US-Dollar. Betrachtet man nur das Netzwerk, würde sich die anfängliche Gateway-Investition von 450,000 US-Dollar durch die vermiedenen Arbeitskosten in etwa 2.6 Monaten amortisieren. 

Dies ist keine vollständige Amortisationsberechnung für ein AMI-Projekt. Sie schließt Zähler, Endgeräte, Software, Backhaul, Cybersicherheit, Integration, Datenspeicherung, Kundenportale und sonstige Projektkosten aus. 

Mehr Daten zu geringeren Erfassungskosten 

Häufige Datenerfassung kann kontinuierlichen Verbrauch, zeitweise auftretende Leckagen, nächtliche Nutzung, plötzliche Bedarfsänderungen, Rückfluss und mögliche Manipulationen aufdecken. 

Durch die Kombination von Zählerdaten mit der Leckageerkennung COMFORT v2 erhält das Energieversorgungsunternehmen sowohl verbrauchsbasierte Nachweise als auch eine direkte Feuchtigkeitserkennung. 

Kosten und technische Anforderungen 

Ein vollständiger Business Case muss auch die Kosten beinhalten, die im vereinfachten Vergleich nicht berücksichtigt wurden. 

Zu den potenziellen AMR-Kosten gehören Fahrzeuge, Kraftstoff, Wartung, Versicherung, mobile Empfänger, Routenplanungssoftware, Überwachung, Sicherheit und wiederholte Besuche. 

Zu den potenziellen AMI-Kosten gehören intelligente Zähler, Funkendpunkte, COMFORT v2-Sensoren, KONA-Gateways, Netzwerkserver-Software, Zählerdatenmanagement-Plattformen, Mobilfunk-Backhaul, Cloud-Dienste, Cybersicherheit, Integration, Ersatzgeräte, Batterien, Kundenportale und Ventilabsperrvorrichtungen. 

Netzwerkdesign ist ebenso wichtig. 

Im Beispiel der Großstadt liegt der Durchschnitt bei etwa 2,667 Metern pro Gateway, aber Durchschnittswerte beweisen weder die Abdeckung noch die Kapazität. 

Bei der endgültigen Auslegung müssen unterirdische Zähler, Baumaterialien, Geländebeschaffenheit, Antennenhöhe, Interferenzen, Paketgröße, Spreizfaktoren, Neuübertragungen, Gateway-Überlappung, Verfügbarkeit des Backhauls und Übertragungsanforderungen berücksichtigt werden. 

Vor der stadtweiten Implementierung sollten daher RF-Modellierung, Standortanalysen, Pilotprojekte und repräsentative Feldtests abgeschlossen sein. 

Langfristige AMI-Performance beginnt mit dem richtigen Gateway 

Die Auswahl von AMI ist nur ein Teil der Entscheidung. Energieversorger benötigen außerdem Gateways, die auf ihre Abdeckung, Kapazität, Umgebung und Wartungsanforderungen zugeschnitten sind. 

Für große LoRaWAN®-Netzwerke im Außenbereich bieten die KONA Macro und KONA Mega von TEKTELIC höchste Zuverlässigkeit, Fernüberwachung und -verwaltung sowie robuste Hardware für eine lange Lebensdauer. Ihre Langlebigkeit reduziert Vor-Ort-Besuche, Wartungsarbeiten und vorzeitigen Gateway-Austausch.

Dies ist wichtig, da Energieversorger erwarten, dass ihre Infrastruktur mindestens zehn Jahre lang zuverlässig funktioniert. Durch den Einsatz von Gateways, die für den Dauerbetrieb ausgelegt und fernsteuerbar sind, können Energieversorger die Gesamtbetriebskosten senken und wiederholte Eingriffe vor Ort vermeiden. 

Die Erfahrung von TEKTELIC mit großflächigen LoRaWAN®-Implementierungen hilft Energieversorgungsunternehmen bei der Auswahl und dem Betrieb einer Gateway-Infrastruktur, die ihren spezifischen Netzwerkanforderungen entspricht – und nicht einfach bei der Installation zusätzlicher Hardware. 

Summieren 

Die Wahl zwischen AMR und AMI ist eigentlich keine Wahl zwischen zwei Zählerablesemethoden. Es geht vielmehr um die Erfassung von Messwerten und den Betrieb eines vernetzten Systems. 

AMR automatisiert die Datenerfassung. Ein Funkmodul ersetzt die Sichtprüfung, und eine Route, die früher Tage dauerte, kann in wenigen Stunden abgearbeitet werden. Die Route selbst bleibt jedoch bestehen. Fahrzeuge, Kraftstoffverbrauch, Personaleinsatz und wiederholte Besuche werden weiterhin erfasst, und die Daten werden nur so oft übermittelt, wie das Fahrzeug vorbeifährt.

AMI beseitigt den Umweg. Feste Gateways erfassen kontinuierlich Daten, was sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Nützlichkeit der Informationen verändert.

TEKTELIC kann Ihr intelligentes Messsystem in Betrieb nehmen und einrichten. Für eine detaillierte Anfrage kontaktieren Sie uns – wir machen Ihr Energiemanagement intelligenter.