Digitale Zwillinge für Verteilnetze - IED Gruppe
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Rendering eines Mittel-
spannungsraums.
Digitale Zwillinge
für Verteilnetze
BIM-Lösungen für Anlagen und Stationen | Die Vorteile von produktunabhän-
gigen BIM-Lösungen für grosse Infrastrukturprojekte sind weltweit mit Referenz-
projekten belegt. Verfahrenstechnik, Maschinenbau und Autohersteller sind nur
einige Industrien, die mit Digitalen Zwillingen ihre Produkte und Anlagen opti-
mieren. Aber welchen Nutzen kann BIM heute Energieversorgern bringen?
TEXT ANDREA HEUBEL , OLIVER FUNK
D
er Treiber für Building Infor- zen wie für andere Grossprojekte: Ver- eines planerischen Paradigmenwech-
mation Modelling (BIM) ist die meidung von Planungsfehlern, Verkür- sels noch nachvollziehbar sind, ist der
volkswirtschaftliche Bedeu- zung der Planungs- und Bauzeiten, Nutzen von BIM im Verteilnetz längst
tung von Infrastrukturprojekten. Senkung der Kosten. National Grid nicht so offensichtlich. Um die mögli-
Regelmässige Termin- und Kosten- (UK), Duke Energy (USA), State Grid chen Vorteile erkennen zu können,
Bilder: Salzmann AG IED Engineering
überschreitungen belasten nicht nur die Comp. (China), Diamond Power (Kam- braucht es einen näheren Blick auf das
öffentlichen Haushalte, sie bremsen das bodscha) sind nur einige Beispiele für Vorgehen.
Wirtschaftswachstum.[1] In England, Utilities, die in ihren Unterwerkspro-
Finnland, Russland, China und weite- jekten mittlerweile auf BIM als Stan- Modellieren vs. 3D-Zeichnen
ren Ländern ist daher BIM für öffentli- dard setzen. Mit BIM zu arbeiten heisst, Modelle zu
che Bauprojekte zwingend vorgeschrie- Während in Infrastrukturprojekten entwickeln bis hin zu einer digitalen
ben.[2] Für den Bau grosser Unterwerke mit Investitionsvolumina im mehrstel- Kopie des realen Objekts. Anhand
stiftet BIM einen vergleichbaren Nut- ligen Millionenbereich die Vorteile eines Quaders lässt sich dies illustrie-
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ren: Beim «Zeichnen» werden neun
Striche miteinander verbunden; wenn
die Höhe verändert wird, werden sie-
ben davon angepasst – in jeder einzel-
nen Perspektive. Beim «Modellieren»
wird mit einer objektorientierten Soft-
ware ein Quader mittels Attributen
definiert. Wird das Attribut «Höhe»
verändert, passt sich der Quader in
allen Perspektiven, Schnitten und
Schnittstellen zu anderen Objekten
automatisch an. Mit Modellen zu
arbeiten heisst daher auch, im Pla-
nungstool zu berechnen, zu simulie-
ren und modelleigene Plausibilitäts- Transformatorenstation
checks zu nutzen. Anpassungen modelliert mit Revit.
werden automatisiert über alle Inhalte
des Modells übernommen, seien es
Pläne, Kalkulationen, Komponenten-
listen oder Montageabläufe. In
Cloud-Lösungen arbeiten Planer
unterschiedlicher Gewerke zeitgleich
im selben Modell mit Real-Time-Über-
prüfung der Schnittstellen. Ihr Projekt
in Virtual Reality zu begehen, ist quasi
ein Nebenprodukt.
BIM-Lösungen
für Anlagen und Stationen
In der Anlagen- und Netzplanung wer-
den Komponenten als Objekte model-
liert und in der Datenbank hinterlegt.
Das sind unter anderem Schaltanlagen
und Transformatoren mit Schutzkom-
ponenten, Verteilkabinen, Leitungs-
trassen, Schächte, Kabelverbindungen
und Kundenanschlüsse. Zu den Objek-
ten werden Informationen hinterlegt, Mitarbeitender der Salzmann AG: Das Modellieren ersetzt das klassische CAD-Zeichnen.
wie z. B. technische Spezifikationen
und Funktionalitäten, Anleitungen,
Ersatzteillisten, Bilder. Mittlerweile änderungen, werden von den damit Der Effizienzgewinn setzt sich aus
stellen immer mehr Lieferanten für verbundenen Objekten automatisch mehreren Komponenten zusammen:
ihre Komponenten die BIM-Daten zur übernommen. Mit einer eindeutigen Der Aufbau und die Nutzung von
Verfügung. Zuordnung der realen Anlagenkompo- BIM-Lösungen ist ein Hebel zur Stan-
Im weiteren Planungsprozess wer- nenten vor Ort zum Modell stehen dardisierung der technischen Doku-
den die einzelnen Anlagenteile plat- Anlagen- und Betriebsdaten jederzeit mentationen und Planungsprozesse.
ziert und miteinander funktional ver- online zur Verfügung. Die Ablage aller Arten von Dokumen-
knüpft. So sind z. B. diverse Verbraucher ten erfolgt an einem Ort, d. h. in einem
mit ihrer elektrischen Leistung einer Der Nutzen von der Planung Modell, das stets abruf- und bearbeit-
Elektroverteilung zugeordnet. Die bis zum Rückbau bar ist. Ausführungspläne, Schemata,
Software erkennt dabei fehlende und Im Kern geht es darum, Anlage- und Stücklisten und Kabellängen, Verbrau-
fehlerhafte Verknüpfungen und rech- Netzdaten nachhaltiger für das EVU zu cherlisten und Kostenaufstellungen
net die Gesamtlast aufgrund der Pla- dokumentieren und zu nutzen. BIM- werden zentral erstellt. Nach Abschluss
nungsdaten. Alle Komponenten kön- Tools sind technische Hilfestellungen. der Planung sind alle Informationen
nen in 3D hinsichtlich Zugänglichkeit, Sich immer wiederholende Arbeiten, für Bau, Betrieb und Instandhaltung
Beleuchtung, Erdung, Entwässerung, wie sie z. B. in der Planerstellung vor- im Modell abgelegt, verfügbar und
usw. geprüft werden. Automatische kommen, werden automatisiert. Die aktualisierbar.
Plausibilisierungschecks stellen sicher, bisher zeichnerischen Tätigkeiten wer- Während der Bauphase stellt die kon-
dass alles korrekt zusammenspielt. den aufgewertet. Das schafft Kapazitä- sequente Nachführung eines Modells
Bilder: XYZ
Anpassungen an einzelnen Kompo- ten für wesentliche Beiträge zu Ausbau statt einer Vielzahl von Plänen und Lis-
nenten, beispielsweise Bezeichnungs- und Qualität der Netze. ten sicher, dass mit Abschluss des Baus
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die «as built»-Unterlagen sofort vor- Daten werden anschliessend mit wenig gemeinsam herausfinden, in welche
handen sind. Bei der Inbetriebnahme Aufwand ins Netzmodell übernom- weiteren Anwendungen Netzbetreiber,
ergänzen Einstellwerte und Prüfproto- men. Planungsbüros und Softwareentwick-
kolle die Anlagedaten. Für die In- ler zum Nutzen der Energiebranche
standhaltung stehen die Informatio- Wie starten? investieren sollen.
nen zu Wartungsintervallen und Egal in welche Richtung man zum BIM, Revit, Digitalisierung ... das
-anleitungen sowie frühere Wartungs- Thema Innovation recherchiert, die alles steht nicht in Konkurrenz zum
und Prüfprotokolle zur Verfügung. einhellige Meinung lautet: «Machen!» technischen Sachverstand und wertvol-
Für Umbauten und Erweiterungen Der grosse Vorteil von Verteilnetzen len Erfahrungswissen der Netz-Fach-
werden neue Anlagenkomponenten in ist, dass sie die Möglichkeit zu über- leute. Vernünftige und durchdachte
das bestehende Netzmodell eingefügt. schaubaren Pilotprojekten und einer Lösungen – egal wie neu und exotisch
Die Aktualisierung der daraus resul- schrittweisen Einführung bieten. Es ist sie auf den ersten Blick erscheinen
tierenden Anpassungen, wie Bezeich- nicht notwendig, auf einen Schlag die mögen – werden akzeptiert, umgesetzt
nungen, Mengengerüste und Über- gesamte Planung umzustellen, alle und in der Anwendung kontinuierlich
sichtsschemata, erfolgt zentral. Beim Mitarbeitenden auszubilden und das verbessert.
Rückbau sind Produkt- und Entsor- komplette Datenmanagement anzu-
gungsinformationen im Modell abruf- passen. In einem Piloten lässt sich mit Ein Ausblick
bar. vertretbarem Aufwand austesten, was Die «Digitalisierung» der Energiever-
Bestehende Anlagen können mittels genau die Vorteile sind und welche sorgung betrifft heute fast alle Prozesse:
Laser-Scan detailliert erfasst und aus- Funktionalitäten und Schnittstellen Smart Metering, Billing, Instandhal-
gemessen werden. Die aufbereiteten auszubauen sind. Nur so lässt sich tung. Deshalb sind entsprechende
Interview
Norbert Bäckert, Mitglied der Geschäftsleitung Welche Vorteile haben Sie positiv überrascht?
der EBL (Genossenschaft Elektra Baselland), BIM erzeugt innerhalb der Planung einen gewissen Druck zur
Sparte Netz, erläutert seine Erfahrungen mit der Standardisierung der Lösungen. In der Vergangenheit waren
Einführung von BIM im Verteilnetz. die äusseren Umstände stets verlockend genug, um indivi
duelle Lösungsansätze zu generieren. Skaleneffekte in der
Was war für EBL der Anlass, BIM-Lösungen im Be Beschaffung der Komponenten und Ausführung der Arbei
reich Netze einzuführen? ten gingen dadurch oft verloren. Durch die Einführung der
Eine hohe Verfügbarkeit gepaart mit tiefen Instandhaltungs BIM-Lösungen hat sich dies zum Positiven verändert.
kosten der installierten Anlagen ist der Weg zum Erfolg für
ein modernes Stromversorgungsunternehmen. Nur so kann Wo sehen Sie heute für den Einsatz von BIM-
es seinen Kundenauftrag einer qualitativ hochwertigen aber Lösungen Hemmnisse und Grenzen?
dennoch kostengünstigen Dienstleistung erfüllen. Ein Pfad Der Teufel steckt bekanntlich im Detail. Wenn die Daten
auf diesem Weg sind moderne und nachhaltig geplante Anla grundlage, auf der die Planung erzeugt wird, nicht zuverläs
gen. EBL hat im vergangenen Geschäftsjahr rund 12 Mio. CHF sig ist, kann auch kein fehlerfreier Output erwartet werden.
in seine Stromnetzinfrastruktur investiert. Das sind rund In Zukunft sollen die Planungstools direkt auf die Datenban
50 % mehr als in den Jahren zuvor. Im folgenden Jahr ist ken unseres ERP-Systems, des Instandhaltungs-Tools und
eine weitere Steigerung um ca. 30 % geplant. Dies ist mit den des Geo-Informationssystems zugreifen können. Dies heisst
vorhandenen Ressourcen nur möglich, wenn die Prozesse aber, dass die darin gepflegten Stammdaten vollständig
sowohl in der Planung als auch in der Ausführung optimiert und korrekt sein müssen. Insbesondere redundante Daten
und zu einem guten Teil auch standardisiert werden. müssen zuerst abgeglichen und validiert sein. Solange dies
nicht automatisiert geschehen kann, wird in den Initialisie
Wie setzen Sie BIM-Lösungen bereits heute ein? rungsphasen der Projekte immer noch sehr viel Handarbeit
Den grössten Wiederholungseffekt für unsere Netzinfrastruk notwendig sein.
tur sehen wir heute in der Planung und dem Bau von Trafo
stationen. Für die wesentlichen Anlagenteile konnten wir in Welche weiteren Anwendungen planen Sie
Autodesk Revit-Standardmodule anlegen, die vom Planer für EBL?
abgerufen werden können. Im nächsten Schritt werden nun Ziel ist es auch bei der EBL, die komplette Projektdokumen
standardisierte Leistungsverzeichnisse erstellt. Das vermei tation inklusive Bauzeiten- und Ressourcenplan für alle Pro
det Missverständnisse zwischen EBL und seinen beauftragten jekte automatisiert zu erstellen und nachzuführen. Aufgrund
Unternehmern, Dienstleistern und Lieferanten schon weitge der beschriebenen Gründe haben wir hier mit Trafostations
hend im Vorfeld. Ebenso unterstützen die nun verbesserten projekten begonnen. Das kann und darf aber nicht das Ende
Projektkalkulationen die beauftragten Projektierer in der der Fahnenstange sein. In einer zweiten Phase müssen selbst
Initialisierungsphase der Projekte. Heute kann eine höhere verständlich alle Netzbauprojekte (Kabelbau, Freileitungsbau
Genauigkeit bei der Ausarbeitung der Kreditanträge erreicht und öffentliche Beleuchtung) auf die gleiche Art und Weise
werden und damit auch im gesamten Investitionsbudget. geführt werden.
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Schnittstellen zwischen BIM-Lösungen gen, Anzahl Schaltungen gesammelt.
Referenzen
und den bestehenden Datenbanken Bei Störungen und Stromausfällen wer- [1] Ilka May, Bauwirtschaft im Wandel – Chancen und
zwingend. Nimmt man z. B. GIS als füh- den die betroffenen Kunden identifi- Herausforderungen aus internationaler Sicht, Vortrag
am Schweizer BIM-Kongress, 26. Oktober 2017.
rendes System, ist es eine Option, über ziert. Dies wiederum liefert Daten für [2] Barry McAuley, Alan Hore, Roger West, Global BIM
die GIS-Oberfläche auf die BIM-Mo- Ausfallstatistiken und Saidi/Saifi-Be- Study: Lessons for Ireland’s BIM Programme, Revision
2, February 2017, Construction IT Alliance Limited.
delle der Anlagen zuzugreifen. rechnungen. Ein vollständiges Netz-
Diverse Plug-ins, teils spezifisch für modell mit relevanten Betriebsdaten ist Autoren
Dr. Andrea Heubel ist CEO der IED Gruppe AG.
die Energiewirtschaft entwickelt, dann die Basis für Simulationen zu JJIED Gruppe AG, 4614 Hägendorf
erweitern die Funktionalitäten konti- Betriebsoptimierung und Netzausbau. JJandrea.heubel@ied.swiss
nuierlich. Blickt man in die weitere BIM-Lösungen ersetzen damit nicht Oliver Funk ist Fachbereichsleiter Energieversorgung und
Zukunft, steht eine vollständige Model- per se die bestehenden Systemlösun- BIM-Manager bei der Salzmann AG.
lierung des Netzes an. Im Betrieb wer- gen; sie liefern aus der Planung heraus JJSalzmann AG IED Engineering, 3930 Visp
JJoliver.funk@salzmannag.ch
den Kennwerte wie Strombelastung, den Input für die weitere Digitalisie-
Trafo-Temperaturen, Schutzauslösun- rung der Energiebranche. Wir danken Christoph Umbricht für seinen Input.
RÉSUMÉ
Des jumeaux numériques pour les réseaux de distribution
Solutions BIM pour installations et stations
Des projets de référence réalisés dans le monde entier registrés dans la banque de données. Les objets sont sauve-
montrent les avantages des solutions BIM (Building Infor- gardés avec des informations comme, par exemple, les spé-
mation Modelling) indépendantes du produit pour les cifications techniques et les fonctionnalités, les instructions
grands projets d’infrastructure. Technique des procédés, d’utilisation, les listes de pièces de rechange et des images.
génie mécanique et constructeur automobile ne sont que Les pièces de l’installation sont ensuite mises en place et re-
quelques-unes des industries qui optimisent leurs produits liées entre elles de manière fonctionnelle. Divers consom-
et installations avec des jumeaux numériques. Le BIM est mateurs peuvent ainsi être attribués avec leur puissance à un
toutefois également utile dans les installations et les dispositif de distribution électrique. Le logiciel détecte alors
sous-stations : lors de la planification d’installations et de les liaisons manquantes ou incorrectes et calcule la charge
réseaux, des composants (transformateurs avec éléments de globale sur la base des données de planification. L’accessibi-
protection, cabines de distribution, lignes, conduits, jonc- lité, l’éclairage, la mise à la terre et le drainage de tous les
tions de câbles, etc.) sont modélisés en tant qu’objets et en- composants peuvent de plus être contrôlés en 3D. NO
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