Management der Zählerdatenerfassung und -verarbeitung

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1 Christian Gleim Gebäudemanagement der Stadt Wuppertal (GMW) Funktionsbereich Energie- und Umweltmanagement Management der Zählerdatenerfassung und -verarbeitung Zählerdatenfernauslese, elektronische Erfassung von Rechnungsdaten, dezentrale Zählerdatenerfassung durch Hausmeister via Internet - Welche Lösung für welchen Zähler? Vortrag auf dem 16. Deutschen Fachkongress für die kommunalen Energiebeauftragten am 22. und 23. März 2011 in Goslar. 1. Einleitung Energieverbrauchscontrolling ist eine der grundlegenden Aufgaben des Energiemanagements. Hierfür ist das notwendige Werkzeug eine umfängliche und in vieler Hinsicht möglichst einfache Erfassung und Verarbeitung von Zählerdaten. In diesem Vortrag sollen die Wege, wie wir diese Aufgabe beim Gebäudemanagement der Stadt Wuppertal (GMW) angehen im Einzelnen vorgestellt werden. Eingang sollen hierzu einige Rahmendaten des GMW vorgestellt werden. Das GMW ist ein seit dem Jahr 1999 kommunaler Eigenbetrieb der Stadt Wuppertal. Die öffentlichen Gebäude der Einwohner Stadt sind als Sondervermögen diesem Betrieb zugeordnet und werden an die städtischen Dienststellen vermietet. Zudem werden alle wesentlichen Dienstleistungen rund um das Gebäude durch das GMW erbracht. Eine hiervon ist das Energiemanagement. Das GMW betreibt ca Gebäude an ca. 430 Standorten mit ca. 1,7 Mio. m² BGF, davon ca. 850 eigene Gebäude. Derzeit sind ca. 405 Menschen beim GMW beschäftigt, davon Hausbedienstete, Pförtner, Hausmeister, Architekten, Ingenieure, Techniker, - 40 gewerbliche Mitarbeiter (Werkstatt), - 50 Mitarbeiter in Verwaltungsaufgaben. Zur Erläuterung des Energiemanagements seien auch hier einige aktuelle Kennzahlen genannt:

2 Energiebeschaffung: Jahresumsatz ca. 16 Mio. 42 GWh/a Strom inkl. Straßenbeleuchtung, 120 GWh/a Wärme, m³/a Trinkwasser EDV-gestützte Datenverwaltung: ca Zähler und zugehörige Verbrauchs- und Kostendaten Verteilung der Kosten auf die Gebäude Vorbereitung für Betriebskostenabrechnung je Gebäude 2. Zählerdatenverarbeitung im Energiemanagement 2.1 Aufgaben der Zählerdatenverarbeitung Die Zählerdaten werden beim GMW für zwei wesentliche Zwecke benötigt: a. Die Verarbeitung der Rechnungsdaten zur Zuordnung von Kosten und Verbräuchen zu Gebäuden Im Rahmen der Vermietung müssen jährliche Betriebskostenabrechnungen für die einzelnen Gebäude erstellt werden. Die verbrauchsabhängigen Energiekosten sind hier ein wesentlicher Punkt. Hierzu werden beim Energiemanagement des GMW die Rechnungsdaten für die Beschaffung von Energie automatisiert per Datenträger erfasst und für die Betriebskostenabrechnungen aufbereitet. b. zeitnahe Verarbeitung von Verbrauchsdaten für das Energiecontrolling Zählerdaten sind natürlich zudem die Grundlage für die eigentliche Energieverbrauchsüberwachung. Hierzu bedarf es einer zeitnahen Erfassung von Verbrauchsdaten in möglichst hoher zeitlicher Auflösung. Beide Aufgaben können ausschließlich unter Nutzung entsprechend ausgefeilter Datenverarbeitung bewältigt werden. 2

3 2.2 DV-System zur Verarbeitung der Zählerdaten beim GMW Das System der elektronischen Datenverarbeitung des Energiemanagements beim GMW ist in der nachfolgenden Abbildung dargstellt. Das GMW betreibt zur Datenverwaltung seiner Gebäude und technischen Anlagen die CAFM 1 -Software conject-fm. Diese Software enthält ein eigenes Energiemanagement-Tool. Dieses dient wesentlich der Verwaltung sämtlicher Zählerdaten als auch Energievertragsdaten einschließlich zugehöriger Energie bezogener Rechnungsdaten. Zu diesem Zwecke werden die Rechnungsdaten des versorgenden Energieversorgungsunternehmens (EVU) elektronisch an das GMW übermittelt und in das CAFM-System des GMW importiert. Mittels der CAFM-Software werden die Zähler bezogenen Energieverbräuche und kosten den einzelnen Gebäuden zugeordnet und anschließend weiter an das Rechnungswesen und die Objektverwaltung übergeben, die daraus die Betriebskostenabrechnung für die mietenden Dienststellen fertigt. System der Datenverarbeitung des Energiemanagements im GMW Bestellungen nicht leitungsgebundener Energie (Heizöl, Flüssiggas, Holzhackschnitzel, Holzpellets) werden ebenfalls über die CAFM-Software abgewickelt und im System erfasst. Voraussetzung für einen gut funktionierenden automatisierten elektronischen Datenaustausch mit dem EVU für die Energierechnungen ist eine klar definierte und konstant betrie- 1 CAFM = Computer Aided Facility Management 3

4 bene Schnittstelle, die auch diverse Sonderfälle bei der Rechnungsabwicklung sauber abbildet. Das GMW hat hierzu einen gesonderten Vertrag mit dem örtlichen EVU abgeschlossen. Vereinbarung über die Übermittlung von Rechnungsdaten (Auszug) Die Vereinbarung beinhaltet auch die elektronische Übermittlung der Rechnungsdaten des örtlichen Netzbetreibers. Für den Strombezug wurden getrennt Netznutzungsverträge für die einzelnen Abnahmestellen und ein Stromliefervertrag über alle Abnahmestellen abgeschlossen. Die Rechnungsdaten der Netznutzung können so konstant in das System eingespielt werden auch wenn der Stromlieferant wechselt. Der Strombezug wird durch die Software des GMW gemäß den Netznutzungsdaten auf die einzelnen Abnahmestellen verteilt. Datenaustauschformat für Rechnungsdaten (Auszug) 4

5 Darstellung der Kostensaldi zur Kontrolle des ordnungsgemäßen Datenimportes Die Software conjekt-fm enthält wiederum eine Reihe von Prüfroutinen, anhand derer erkannt werden kann, ob die importierten Rechnungsdatensätze fehlerfrei erfasst wurden. Weiterhin bestehen dort Funktionen zur sachgerechten Verbuchung der Kosten auf die betreffenden Gebäude. Das klassische Energieverbrauchscontrolling findet auf einem parallelen System mit der Software Consumption Control (CC) satt. Die Stammdaten (Gebäude + Zähler) werden per Schnittstelle vom conject-fm nach CC übermittelt. Sie werden somit zentral an einer Stelle gepflegt. Der Import der Zählerstandsdaten bzw. Energieverbrauchsdaten erfolgt auf drei verschieden Wegen: a) Zählerfernauslese b) Handauslese c) Import von Verbrauchsangeben aus den Rechnungen Im Rahmen der Zählerfernauslese werden täglich die Zählerdaten von z.z. etwa 300 Zählern mit 1 / 4 -, ½ - und 1-Stunden-Werten des Vortages importiert. Die Fernauslesung wird durch den örtlichen Netzbetreiber vorgenommen; die Daten können täglich vom GMW abgerufen werden. Ca Zähler werden überwiegend monatlich, einige auch wöchentlich vor Ort per Hand überwiegend über Hausmeister abgelesen. Dies geschah bisher überwiegend durch Eintrag auf vom Energiemanagement übermittelten Ableseformularen. Seit Anfang 2011 besteht auch die Möglichkeit, die Ablesung vor Ort unmittelbar via Internet zu erfassen und unmittelbar in das System des GMW zu übertragen. Mittlerweile (Stand Juni 2011) werden die Daten von über 500 Zählern auf diese Weise erfasst, Tendenz steigend. 5

6 Weiterhin werden die Verbrauchdaten derjenigen Zähler, die nicht gesondert abgelesen werden, aus den Rechnungsdaten per Schnittstelle an CC übergeben. Welcher Zähler wie abgelesen wird, ergibt sich wesentlich aus der Höhe des Energieumsatzes, der von dem Zähler erfasst wird. Für die Fernauslese sind hier i.d.r kwh/a die Grenze, ab der eine Fernauslese und somit auch eine registrierende Leistungsmessung (RLM) angestrebt wird, da ab hier die Minderkosten in der Konzessionsabgabe den Mehrkosten für die RLM kompensieren. Wenn örtlich möglich werden dann auch Gas-, Wärmeund Wasserzähler über gemeinsam genutzte Datenlogger in die Fernauslese mit aufgenommen. Die übrigen Zähler von den Gebäuden, die einem systematischen Energieverbrauchscontrolling unterliegen, werden unabhängig von der Ablesung durch das EVU vom GMW von Hand abgelesen, um möglichst frühzeitig mit mindestens monatlicher Auflösung Energieverbrauchsinformationen vorliegen zu haben. Hierzu gehören auch die Unterzählungen, die für eine verbesserte gebäudebezogen Energieverbrauchzuordnung vom GMW veranlasst sind. Die Verbrauchsdaten der dann noch verbleibenden Zähler werden aus den Rechnungsdaten importiert. 2.3 Organisation der Eigenablesungen Handablesungen Für die Erfassung der von hand abgelesenen Zähler bestehen zwei Methoden: a) Handschriftliche Erfassung in einem Formular und händische Übertragung in die Software CC. b) Erfassung in einem Internetformular vor Ort und elektronische Übermittlung nach CC Erfassung der Handablesung über Formular Ausgehend von den Gebäude- und Zählerstammdaten, die in conject-fm verwaltet werden, werden jährlich Zählerableseformulare durch das Energiemanagement in Form von Access- Berichten erzeugt. Diese enthalten alle wesentlichen Informationen sowohl für den Ableser als auch für den Controller beim Energiemanagement. Der Ableser trägt in diese Formulare monatlich die Zählerstände ein und sendet die Formulare per Fax oder an den Zuständigen Controller beim Energiemanagement. Auch die Faxsendungen gehen automatisch auf den Rechner des für das Gebäude zuständigen Controllers. 6

7 Automatisiert erstelltes Zählerableseformular Für den Ableser birgt diese Methode den Nachteil, dass er nur Zählerstände verwaltet und so keinen unmittelbaren Überblick über die Verbräuche bekommt. Die Zählerstände in der Controllingsoftware CC eingetragen und die Verbräuche werden dort controllt. Zur Überwachung der Ablesungen auf Vollständigkeit und Regelmäßigkeit werden die übermittelten Daten von den Controllern zudem in einer Accessanwendung erfasst, die an conject-fm angekoppelt ist. Dies bedingt die händische Verarbeitung von ca Datensätzen pro Jahr in zwei Systemen. Ziel war es, diese aufwendige händische Arbeit zu minimieren und mehr Zeit in die eigentliche Controllingtätigkeit zu investieren. 7

8 Maske zur Erfassung der Übermittlung der Ablesedaten Maske zur Erfassung der Zählerstände 8

9 Erfassung der Handablesungen über das Internet vor Ort Um hier zu einer deutlichen Vereinfachung und Zeitersparnis zu kommen, wird die Erfassung der Zählerstände von dieser Papierformular gebundenen Methode auf eine direkte Erfassung via Internet durch die örtlichen Ableser umgestellt. Hiermit ist die Umkehr des Prinzips verbunden: zu Wenige müssen viele Daten erfassen Viele müssen wenige Daten erfassen! Insgesamt sollen für die Ableser folgende Vorteile erreicht werden: Jeder Ableser sieht nur seine Zähler, Eigene Listung der eingetragenen Verbräuche, Einfache grafische Auswertung möglich, Plausiblitätskontrolle bei Fehleingaben. Für das Energiemanagement ergeben sich weitere Vorteile Direkte Eingabe in die Datenbank, Keine eigenen händischen Einträge für Überwachung auf Vollständigkeit Die Zähler, deren Stände via Internet erfasst werden, werden in der Accesscontrollmaske automatisch angezeigt. Soweit die Werte rechtzeitig eingetragen wurden, sind die diesbezüglichen Markierungen grün. Fehlen Daten werden diese zuerst gelb und dann rot markiert (bei monatlicher Ablesung nach 1 Woche gelb und nach 2 Wochen rot). Auf diese Weise kann der Controller die Lieferung der Daten entsprechend anmahnen. 9

10 Erfassungsmasken mit Markierung für Internetablesung mit Markierungen für verspätetete Ablesungen via Internet 10

11 Nachfolgende Abbildung zeigt die Systemstruktur der Interneterfassung Systemstruktur der Zählerstandserfassung via Internet über das ILM-Portal Funktionsumfang der Zählerstandserfassung über das Internet mit dem ILM- Portal Nachfolgend werden die wesentlichen Funktionen der Ablesung durch das Internet vorgestellt: In der Eingangsmaske können nach der Anmeldung durch den Benutzer die zentralen Funktionen aufgerufen werden. Den Ablesern vor Ort (z.b. Hausmeistern) werden Ableselisten für ihre Zähler zugewiesen. 11

12 Funktionsauswahl Die Ableselisten sind sortiert nach Gebäuden mit den dort zu findenden Zählern und werden für die Erfassung exakt so angezeigt. Natürlich besteht auch für den Gebäudeverantwortlichen die Möglichkeit, diese Liste auszudrucken, um die Werte an den Zählerorten im Gebäude handschriftlich aufzunehmen. Die anschließende Erfassungsmaske im ILM-Portal zeigt alle wesentlichen Informationen für eine verwechselungs- und möglichst fehlerfreie Eingabe. So wird in der Erfassungsmaske auch der letzte Ablesewert angezeigt, damit eine erste Plausibilitätsprüfung möglich ist. Anzeige der Erfassungslisten mit den einzelnen Zählern Indem man durch einen Mausklick in der Liste über den Stift die Erfassungsmaske öffnet, werden die wesentlichen Zählerinformationen und die Eingabefelder (Zählerstand und Ablesedatum) bereitgestellt. 12

13 Erfassungsmaske für Zählerwert Zählerwechsel Wird bei der Eingabe des Zählerwertes an Hand eines kleineren Wertes als der letzte Wert festgestellt, dass ein Zählerwechsel vorliegt, kann mit der neuen Zählernummer und den Einbaudaten der Wechsel korrekt dokumentiert werden. Dies sind Abschlussstand und Abschlussdatum des alten Zählers und Anfangsstand und Anfangsdatum des neuen Zählers. Erfassungsmaske für Zählerwechsel Einzelablesung Eine Sonderform der Ablesung stellt die Einzelablesung dar. Hierüber kann man durch Anwahl der gewünschten Zähler-Nr. für einen ausgewählten Zähler die Verbrauchswerte erfassen. 13

14 Individualisierung des Ableseformulars Ableseliste Durch eine frei gewählte Filterung kann die Ableseliste auf den gewünschten Umfang reduziert werden, um ggfs. nur die Zählerwerte bestimmter Medien oder eines Gebäudes zu erfassen. Die Exportmöglichkeiten erlauben den Ausdruck in verschiedenen Standardformaten wie PDF oder Excel. Der Umfang der Liste bzgl. der Spalten kann per Drag and Drop an die persönlichen Bedürfnisse angepasst werden. 14

15 Listenauswertung Die Ergebniswerte lassen sich sowohl in Listenform als auch in grafischer Form für den Gebäudeverantwortlichen anzeigen. Auch hier gelten die Gestaltungsmöglichkeiten der Filterung, der Spaltenreihenfolge als auch der Spaltenreduzierung auf die wesentlichen Informationen. Grafische Auswertung Über die Auswahl einer Liegenschaft können mehrere Zähler vergleichend dargestellt werden. 3. Typische Auswertungen im Rahmen des Energiecontrollings Die Auswertung von Energieverbrauchsinformationen hat zwei wesentliche Zielrichtungen. Zum einen soll das Energieverbrauchsverhalten einzelner Gebäude analysiert und bewertet werden. Zum anderen besteht die Aufgabe in der Identifikation von Verbrauchsauffälligkeiten einschließlich der Analyse von Ursachen dafür. 3.1 Betrachtungen von Einzelobjekten Es gilt zum einen die Entwicklung des verbrauch üb er die Zeit zu überwachen, um so etwa den Einfluss der Nutzung, die Auswirkungen von Sanierungen oder veränderte technischer Ausstattung zu erkennen und zu beurteilen. Hier sind beispielhaft folgende typische Analysen zu nennen: 15

16 Entwicklung der Monatsverbräuche, Hier Heizenergieverbrauch über mehrere Jahre Entwicklung der Jahresverbräuche Vergleich von Monatsverbräuchen gleicher Monate 16

17 Lastverlaufsbetrachtungen Kennzahlenbildung usw. 3.2 Identifikation von Verbrauchsauffälligkeiten Hier besteht die Aufgabe, diejenigen Gebäude herauszufiltern, die akut unbotmäßige Verbräuche aufweisen, die i.d.r. auf Fehlnutzungen, technische Defekte oder Regelfehlerhindeuten. Da hier viele Gebäude gleichzeitig zu überwachen sind, ist es die Aufgabe eines EDV-Systems, die auffälligen Objekte selbständig herauszufiltern und anzuzeigen. Ergebnis eines Excelmakros, dass mittels farblicher Markierung Abweichungen der monatlichen Verbräuche vom Normverbrauch anzeigt. Die obige Abbildung hilft einem Controller auffällige Verbrauchsabweichungen gezielt herauszufiltern und anschließend weitergehend zu analysieren. 17