Wie Privathaushalte versuchen die Kommunen Energieverbräuche jeglicher Art zu senken und Kosten zu sparen. Dies soll letztendlich die steuerzahlenden Bürgerinnen und Bürger entlasten. Das war auch einer der Gründe, die den kleinen sizilianischen Ort Giardinello mit seinen rund 2.300 Einwohnenden dazu veranlasst haben, über smarte Lösungen für die öffentliche Infrastruktur nachzudenken.
Herausforderung
Effizientere Straßenbeleuchtung
Neben den öffentlichen Gebäuden sowie der Wasserversorgung und -entsorgung gehört die Straßenbeleuchtung zu den großen Verbrauchern in der Kommune. Daher hat Giardinello die Beleuchtung bereits in jüngerer Vergangenheit auf LED-Technik umgerüstet. Auf dieser Grundlage wurde eine modernere und digitalere Lösung für das Management der öffentlichen Straßenbeleuchtung umgesetzt. Ziel der Erneuerung war ein flexibles Konzept mit der Möglichkeit zur weiteren Energieeinsparung. Darüber hinaus sollte der Zustand jeder einzelnen Leuchte einsehbar sein. Ein weiteres Kriterium war der Einsatz einer bewährten und zukunftssicheren Technologie, sodass die Gemeinde auch bei zukünftigen Projekten unabhängig bleiben kann. Da es bei der Beleuchtung ebenso um das Thema Sicherheit geht, musste die Applikation entsprechend ausgelegt respektive geschützt sein. Eine besondere Herausforderung stellten die unterschiedlichen Leuchtentypen (modern und historisch) dar.
Lösung
Nach der Beachtung sämtlicher Anforderungen und Voraussetzungen entschieden sich die Verantwortlichen hinsichtlich der Kommunikationstechnologie für den relativ neuen LoRaWAN-Standard. Dazu werden die Leuchten mit einem Steuergerät, der Luminaire Controller Unit (LCU), ausgestattet. Bei den modernen Leuchten kommt eine LCU mit Zhaga-Schnittstelle zum Einsatz. Ist kein Sockel vorhanden, werden LoRaWAN-fähige Universalsteuergeräte verwendet, die sich direkt im Gehäuse für die Schaltelektronik verbauen lassen. Beide Varianten nutzen das Dali-2-Protokoll zur Datenübertragung. Auf diese Weise können sie neben einfachen Schaltbefehlen weitere Betriebs- und Diagnosedaten mit dem LED-Treiber austauschen.
Die einzelnen Steuergeräte kommunizieren mit einer zentralen Komponente, die das Routing übernimmt. Um eine qualitativ hochwertige Ausleuchtung sicherzustellen sowie alle angebundenen Leuchten zu erreichen, werden in Giardinello zu diesem Zweck drei LoRaWAN-Gateways eingesetzt. Die LCUs senden ihre Daten an das an der besten Position befindliche Gateway, das mit einem integrierten Modem als Verbindungselement zwischen der Feldebene und dem Internet bzw. dem Netzwerk-Server fungiert.
Abgesehen von den beschriebenen Hardware-Komponenten verwendet die sizilianische Kommune die IoT-Plattform grovez.io für die neue Lösung. Der Anbieter bietet einen eigenen Server zur Nutzung von Software-Dienstleistungen im Rahmen einer Software-as-a-Service (SaaS). Der Betreiber der Straßenbeleuchtung setzt nun statt der klassischen Steuerung in einer Leitwarte den Smart Lighting Service als SaaS ein. Hierzu loggen sich die Mitarbeitenden mit Zugangsberechtigung über einen Webserver ein. Danach können sie die Straßenbeleuchtung manuell aus der Ferne steuern. Durch die Kombination aus moderner LED-Technik und der LoRaWAN-basierten Steuerungstechnik lässt sich jede einzelne Leuchte ansteuern und diagnostizieren. Tritt eine Funktionsstörung auf, wird der Anwendende automatisch über ein Alarmmanagement informiert.
Über den Smart Lighting Service als Beleuchtungsmanagement-Software können verschiedene Dimmstufen eingestellt werden. Das hat einen direkten Einfluss auf den Energieverbrauch und die Lebensdauer der Leuchten. Zur komfortablen Verwaltung kompletter Gebiete lassen sich Gruppen bilden und zusammenschalten. Während in der Nacht in einigen Teilen des Orts Leuchten zur Einsparung von Energie und Kosten heruntergedimmt werden, leuchten andere aus Sicherheitsgründen weiterhin zu 100 %.
Vorteile
Einsparung von 80 % der Energiekosten aufgrund einer bedarfsgerechten Beleuchtung
Reduzierung der IT-Kosten durch die Nutzung des Smart Lighting Service
Sichere Datenübertragung, u. a. durch eine doppelte AES-Verschlüsselung
Potenzielle Integration weiterer Sensoren, etwa aus den Bereichen Verkehr und Umwelt
LoRaWAN-Infrastruktur als Basis für weitere smarte Anwendungen
Nach dem erfolgreichen Projektabschluss denken die Verantwortlichen in Giardinello über die nächsten Projekte nach. Erste Ideen sind dabei die Integration von Verkehrssensoren von Fahrzeugen, die perspektivisch als Signalgrundlage für eine adaptive, verkehrsabhängige Steuerung der Beleuchtung dienen. Darüber hinaus ist der Aufbau eines Umwelt-Monitoring-Systems auf Basis von LoRaWAN-fähigen Sensoren möglich.
Egal, in welche Richtung sich Giardinello weiter entwickelt: Die Gemeinde ist jetzt schon smarter als so manche Großstadt.