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Umbruch durch IoT

Sechs große Herausforderungen für den IOT-Markt

| Autor / Redakteur: J. Patrick Kennedy, CEO und Gründer von OSIsoft / Heidemarie Schuster

(Bild: Pixabay)

Der IoT-Markt ist vielleicht die erste Branche, in der alles in Billionen gemessen werden muss. J. Patrick Kennedy, CEO und Gründer von OSIsoft, erklärt, welchen Herausforderungen die Industrie in den kommenden Jahren gegenüberstehen wird.

„Falls Sie in Ihrem Unternehmen auf natürliche Ressourcen setzen, werden die Kosten im Laufe der Zeit steigen. Setzen Sie hingegen auf Technologie, werden sie sinken“.

Ein kluger Produktmanager gab mir einmal diesen Rat, und er ist heute noch genauso gültig wie damals. Die Versorgungs- und Energiewirtschaft befindet sich im größten Umbruch seit Jahrzehnten, wenn nicht sogar im größten seit dem „Krieg der Ströme“ (zwischen Thomas Edison und George Westinghouse), eingeleitet durch einen technologischen Wandel.

Erneuerbare Energien und Smart-Grid-Technologien haben die Hypothesen zu Kapitalplanung, zu einer zentralen beziehungsweise dezentralen Stromerzeugung und das zugrunde liegende Geschäftsmodell auf den Kopf gestellt. Im Jahresbericht 2004 der International Energy Association über die Zukunft der Energie wurde die Solarenergie nicht einmal erwähnt und es wird prognostiziert, dass erneuerbare Energien bis 2030 lediglich 6 Prozent der Kapazität ausmachen werden. Der jüngste Bericht geht davon aus, dass die Solarenergie zu neuen Kapazitäten führen wird wird und dass die Windkraft Europas führende Energiequelle werden könnte.

Der Wandel wird natürlich durch den technologischen Fortschritt getrieben: jede prozentuale Steigerung des Wirkungsgrades und der Leistungsdaten führt zu einer Verdoppelung oder Verdreifachung der Ausbeute. Die Kosten für Solartechnik sind seit 2009 um 25 Prozent gefallen und sollen bis 2040 um weitere 66 Prozent sinken. Die Kosten für Offshore-Windanlagen sollen um 71 Prozent zurückgehen (47 Prozent für Onshore). Hard- und Software ermöglichen es den Energieversorgern, so viel Potenzial wie möglich auszuschöpfen. Bei der Windkraft bedeutet dies, dass die Kapazitätsfaktoren von etwa 25 Prozent auf 41 Prozent und darüber hinaus steigen.

Innovation ist aber beileibe nicht auf erneuerbare Energien begrenzt. Die Stromerzeugung aus Erdgas ist in den letzten zehn Jahren um 30 Prozent zurückgegangen, da die Wirkungsgrade guter Turbinen von 58 Prozent auf 64 Prozent gestiegen sind, so Paul Browning, CEO von Mitsubishi Hitachi Power Systems Americas, kürzlich auf der Powergreen International.

Aber Technologie schafft auch ihre eigenen Herausforderungen. Solar- und Windenergie sind Quellen, die nicht immer zur Verfügung stehen und deshalb zusätzliche Ressourcen zur Stabilisierung benötigen. Verteilte Energieressourcen (Distributed Energy Resources (DERs)) schaffen ebenfalls Wettbewerb. Unternehmen können wegen falscher Strategien oder inkorrekter Annahmen unbeabsichtigt Millionen vergeuden. Nachfolgend habe ich einige der Herausforderungen aufgeführt, denen wir als Industrie in der Zukunft gegenüberstehen werden.

1. Es wird weit mehr vernetzte Geräte und Daten geben, als Sie denken

Der IoT-Markt ist vielleicht die erste Branche, in der alles in Billionen gemessen werden muss. Gartner prognostiziert, dass das IoT schon 2022 jährlich 1 Billion US-Dollar an Wirtschaftswert liefern wird. Alberto Sangiovani-Vincenelli von der UC Berkeley sieht bis 2025 eine mit 7 Billionen Sensoren vernetzte Welt. Nach Annahmen von IDC werden 2019 51 Prozent der Knoten im Internet zu Maschinen gehören, die mit anderen Maschinen kommunizieren, und jede Stunde werden sich eine Million neue Geräte anmelden.

Diese Zahlen mögen zwar astronomisch klingen, aber sie sind wahrscheinlich noch zu niedrig gegriffen. Die Kosten für Sensoren und Kommunikation sinken dank des Moore'schen Gesetzes weiter, und Entwickler werden mehr und neue Wege finden, um aus der Kommunikation mit Systemen neue Werte zu schöpfen. Der positive Entwicklungszyklus wird dem gleichen, was wir in den 80er Jahren mit dem 'Distributed Computing'-Boom erlebt haben.

Gleichzeitig werden die von solchen Geräten erzeugten Daten exponentiell wachsen. Ein „intelligentes“ Gebäude generiert durchschnittlich 250 GB pro Tag. Ein einzelner intelligenter Zähler im Haushalt kann 400 MB pro Jahr erzeugen. Multipliziert man diesen Wert mit den 135 Millionen Zählern in den USA, so kommt man auf 54 Petabyte oder etwas mehr als die Hälfte der auf YouTube hochgeladenen Daten pro Jahr. Und das gilt, wenn Abfragen nur alle 15 Minuten durchgeführt werden: liest man die Zähler aber alle 30 Sekunden oder in noch kürzeren Abständen aus, um bessere Prognosen zum Energiebedarf zu erhalten oder den Bedarf auf Geräteebene zu ermitteln, so stößt man schnell in den Exabyte-Bereich vor. Kritiker werden sagen, dass man die meisten Daten sowieso verwerfen kann, aber es lässt sich unmöglich voraussagen, was verworfen werden soll. Mehr wird besser sein.

2. Und damit werden Analysefunktionen in einem neuen Licht erscheinen

Eine steigende Datenflut wird möglicherweise auch eine steigende Kostenflut beim Breitbandausbau nach sich ziehen. Wie und wo man Cloud Analytics im Vergleich zu lokalen Ingenieuren und Computing-Ressourcen einsetzt, wird in naher Zukunft eine der größten Herausforderungen werden. In den meisten Fällen macht es keinen Sinn, alle Ihre Daten in die Cloud zu stellen. "Alles in der Cloud zu haben", wird sowohl Latenzzeiten als auch die Risiken bei Netzwerkausfällen erhöhen. Gleichzeitig ist die Cloud unverzichtbar: Tausende von Servern nach Belieben hochfahren zu können, beseitigt Unsicherheiten bei der Kapazitätsplanung oder Ausfallzeiten, die wir noch vor wenigen Jahren als gegeben betrachtet haben.

Die gute Nachricht ist, dass wir feststellen werden, dass Menschen oft talentierter sind, als wir annehmen. Ein großer Teil der „Analytik“ kann gelöst werden, indem ein gutes Team von Ingenieuren und Technikern Zugang zu Informationen erhält. Wenn man einen vorliegenden Stromausfall auf einer Karte einzeichnet, so besteht eine gute Chance, dass man rascher zu einem besseren Maßnahmenplan kommt als eine Serverfarm mit den neuesten KI-Anwendungen.

3. In Zukunft müssen wir die Vergangenheit unterstützen

Ein Server in einem Rechenzentrum hat eine durchschnittliche Lebensdauer von drei bis sieben Jahren. Notebooks werden meist nach ca. vier Jahren ersetzt. Das Durchschnittsalter eines Transformators liegt dagegen bei etwa 40 Jahren. Der Großteil der Ölraffinerie-Infrastruktur in den USA geht auf die 1970er Jahre zurück. (Und für die Wasserversorgung wäre das noch jung: die Hälfte der Wasserleitungen in Philadelphia stammt aus den 1930er Jahren.)

Um die Vorzüge des digitalen Wandels voll auszuschöpfen, müssen große Stromverbraucher und Energieversorger Strategien entwickeln, die es ihnen ermöglichen, IoT-Gateways und neue Sensoren einzufügen, ohne ihre alten Netzwerke zu verwerfen. Offensichtlich wird es eine der leichteren Herausforderungen sein, Alt und Neu unter einen Hut zu bringen, aber dabei muss man Geschwindigkeitseinschränkungen in Kauf nehmen. Viele IT-Anbieter wissen beispielsweise nicht immer genau, mit welchen Sicherheitsproblemen die operativen Abteilungen konfrontiert sind. Darüber hinaus werden Normungsgremien und Industrieverbände vermutlich auch Themen wie Überwachungsketten („Chain-of-Custody“) ins Spiel bringen, die es den Endkunden ermöglichen, die gesamte Entstehungsgeschichte jedes von ihnen gekauften Produkts zu verfolgen.

4. Datensharing wird zum Standard werden

In der Vergangenheit hatten operative Unternehmen kein Interesse daran, ihre Daten zu teilen. Sicherheitsrisiken können entstehen, und in einigen Bereichen wie in der Öl- und Gasindustrie können Betriebsdaten der Schlüssel zu Wettbewerbsvorteilen sein.

Der Austausch von Daten hat jedoch auch seine Vorteile. Unternehmen, die Geräte verkaufen oder bereitstellen, können ihre Produkte auf Wartungsprobleme überwachen, wenn kontinuierlich Vibrations- oder Leistungsdaten übermittelt werden. Eine derartige laufende Überwachung kann sogar als Entscheidungshilfe für einen Umstieg vom eigenfinanzierten Kauf von Geräten auf Leasing mit „Service-Vertrag“ dienen.

Datensharing ebnet darüber hinaus den Weg für Themen wie Lieferketten-Optimierung, effizientere Nachfragestrukturen und Programme für die Deckung von Bedarfsspitzen, die die intelligente Stadt zur Realität werden lassen. In Kalifornien zum Beispiel werden in einigen Regionen etwa zehn Prozent der Last von DERs gedeckt, aber der lokale Energieversorger kann Informationen zu Leistung oder zum aktuellen Stromwert nicht ohne weiteres abrufen, beispielsweise um eigene Pläne zu entwickeln. Ein freier Informationsfluss würde enorme Vorteile mit sich bringen.

Digitale Communities werden in Etappen ins Leben gerufen. In der ersten Phase werden Betriebsdaten an andere interne Stellen im Bereich IT oder Datenwissenschaft weitergegeben. Dann werden die Unternehmen damit beginnen, sie mit vertrauenswürdigen Dritten zu teilen, die Cloud-Analysen oder andere Dienste anbieten. Und letztendlich wird man beobachten können, dass kontinuierlich Daten zu Versicherern und anderen fließen. Es braucht nur Zeit.

5. Aber die Datenhoheit könnte zu einem größeren Problem werden

Nehmen wir an, ein Energieversorger hat ein Programm zur Optimierung seiner Betriebsabläufe ins Leben gerufen, um in Zusammenarbeit mit einem Analyseunternehmen täglich kommerzielle und private Zählerdaten hochzuladen und zu analysieren. Um die Angelegenheit noch komplizierter zu machen, stellen Sie sich vor, dass ein Einspeisevertrag besteht und ein Teil der erfassten Daten von einer Solaranlage und Energiespeichern hinter dem Zähler stammt.

Wem gehört jetzt was? Der Versorger könnte behaupten, dass alle Daten in seinem Eigentum stehen, weil sie in seinem Netzwerk generiert werden. Solarstromeinspeiser könnten sich beschweren, dass sie die Datenhoheit an ihrem Anteil haben und für den Zugriff darauf bezahlt werden sollten. Zumindest sollten sie etwas im Austausch erhalten, etwa die historischen Nutzungsdaten. Bisher waren die Versorgungsunternehmen eher weniger geneigt, diese im Gegenzug zur Verfügung zu stellen.

Unterdessen werden Hersteller von intelligenten Geräten und Cloud-Anbieter zu Recht argumentieren, dass Versorgungs- und Energieunternehmen spezielle Interessen an den Rohdaten haben könnten, denn schließlich besitzen sie die wertvolleren, bereits analysierten Daten, die so erst nach der Anwendung spezieller Algorithmen vorliegen.

Und erwarten Sie nicht, dass sich kommerzielle und private Verbraucher aus dieser Debatte heraushalten. „Warum sollten wir für die Daten bezahlen? Warum sollten wir, die Betreiber, von den OEMs nicht für die Daten bezahlt werden“, meinte Gavin Hall von Petronas Carigali, der malaysischen Ölgesellschaft, vor kurzem auf einer Veranstaltung in London. „Vielleicht müssen wir das Geschäftsmodell ändern.“

Das Publikum applaudierte.

Letztendlich müssen wir uns vielleicht an das Immobilienrecht anlehnen, um diese Probleme zu lösen. Bei Immobilien ist das Eigentum nie absolut. Wenn Sie ein Haus kaufen, kaufen Sie es in der Regel unter Beachtung von Nutzungsrechten und anderen Einschränkungen. Mietverträge besitzen in einigen Ländern einen höheren Stellenwert als in anderen. Wären Daten nicht wertvoll, so würde diese Debatte wahrscheinlich gar nicht erst aufkommen, aber jeder hier versteht den Wert dessen, was mit Informationen erreicht werden kann. Wir müssen uns neue Wege ausdenken, um zumindest fair und transparent zu sein.

6. Und machen Sie sich schließlich bereit, neue Einnahmequellen zu erschließen

Erinnern Sie sich noch, als Analytiker vor einigen Jahren über die „Todesspirale der Energieversorger“ sprachen? Sie erweist sich eher als eine Wiedergeburt, bei der Versorgungsunternehmen neue Geschäftsfelder entwickeln. Einige der bemerkenswertesten Beispiele:

  • EPB in Tennessee ist zum Breitbandanbieter geworden. „Mit dem Glasfasernetz verdienen sie eine Menge Geld. Damit bezahlen sie den Ausbau ihrer intelligenten Netze“, erklärte Neil Placer von EnerNex bei einer Podiumsdiskussion auf der Powergen.
  • Das Management von Uniper, dem deutschen Großunternehmen, hat vom Management grünes Licht erhalten, Tiresias, eine firmeninterne Anwendung für prädiktive Instandhaltung, weiter voranzutreiben. Wenn dies gelingt, könnte Uniper zum Software-Entwickler werden. PJM hat erklärt, dass es in ähnlicher Weise die Vermarktung von DIMA, einer Anwendung für die Wartung im Feld, eruieren möchte.
  • Finanzdienstleistungen. Eine Diskussion um Blockchain ist in Gang gekommen, um Energietransaktionen zwischen einzelnen Partnern zu erleichtern. Aber einige Analysten und Versorger untersuchen Möglichkeiten, wie Versorgungsunternehmen als neutrale Clearingstelle für Transaktionen dienen können.
  • Tepco nutzt sein im Laufe der Jahre entwickeltes geistiges Eigentum, um Kunden auf den Philippinen und in anderen Gebieten außerhalb des angestammten Versorgungsgebiets effiziente Dienstleistungen anzubieten.

Wir wissen nicht, wie diese Diversifizierungsbemühungen funktionieren werden. Was wir wissen, ist, dass Versorgungsunternehmen über sehr viel Wissen und Einblicke verfügen. Und letztendlich könnte das wertvoller sein als Elektronen.

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