Auf 1.857 Metern über dem Meeresspiegel in den Schweizer Alpen steht die Staumauer Limmernsee: eine Bogenstaumauer, 146 Meter hoch und 370 Meter lang, die 92 Millionen Kubikmeter Wasser zurückhält. Sie gehört zu einem der größten Kraftwerke der Schweiz. Eine kritische Infrastruktur wie diese muss mit zunehmendem Alter sorgfältig überwacht werden.
Axpo, der größte Produzent erneuerbarer Energie in der Schweiz, überwacht den Zustand der Staumauer inzwischen mit Funksensoren, deren Daten direkt in akenza fließen. Die komplette Sensorinstallation war an einem einzigen Arbeitstag in Betrieb. Die Anbindung der Sensoren an die Cloud dauerte nur wenige Minuten.
Hier die ganze Geschichte.
Beton ist in Bewegung
Der Beton einer Staumauer dehnt sich im Wechsel der Jahreszeiten aus und zieht sich wieder zusammen. Über Jahrzehnte bestimmt diese Bewegung, wie das Bauwerk altert. Um diesen Prozess genau zu verstehen, betreibt Axpo ein Forschungsprojekt, das das Verhalten des Betons über die Zeit mit Finite-Elemente-Simulationen nachbildet.
Für die Simulation brauchte Axpo zusätzliche Messwerte direkt vom Bauwerk. Gefragt war, wie das Wetter auf die Mauer einwirkt: Globalstrahlung, Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Lufttemperatur und Oberflächentemperaturen. Also genau die Größen, die die Temperatur des Betons bestimmen.
Diese Werte von Hand zu erfassen, ist hier nicht praktikabel. Kabelgebundene Sensoren stoßen an einem solchen Bauwerk an ihre Grenzen. Stromsparende Funksensoren waren deshalb die naheliegende Wahl.
Wo Funk seine Stärken ausspielt
Axpo hat batteriebetriebene Sensoren an ausgewählten Punkten der Staumauer installiert. Jeder Sensor misst in regelmäßigen Abständen und sendet per LoRaWAN, ein einziges LoRaWAN-Gateway deckt das gesamte Gelände ab. Verkabelung ist nicht nötig. Und weil die Sensoren so wenig Strom verbrauchen, laufen sie mit ihren Batterien jahrelang und brauchen kaum Wartung.
So werden aus punktuellen Momentaufnahmen durchgehende Messreihen, übersichtlich aufbereitet in einem akenza-Dashboard, das das Team auf einen Blick erfassen kann. Axpo sieht jetzt Stunde für Stunde, welchen Bedingungen die Staumauer ausgesetzt ist.
Die Messwerte laufen in akenza ein, werden dekodiert, normalisiert und angereichert und fließen dann in die Finite-Elemente-Modelle, mit denen Axpo die Alterung des Betons berechnet. Bessere Eingangsdaten bedeuten präzisere Simulationen für ein Bauwerk, das Generationen überdauern muss.
Kritische Infrastruktur, einfach überwacht
Die Überwachung der Staumauer ist nur eines von mehreren Axpo-Projekten auf akenza. Weitere Projekte zur hydrologischen Überwachung laufen an verschiedenen Standorten in den Alpen. Je nach Gegebenheiten vor Ort nutzen sie unterschiedliche Übertragungstechnologien, und alle liefern ihre Daten genau dorthin, wo Axpo sie braucht.
Die Installation an der Staumauer dauerte einen Tag, seitdem liefert sie durchgehend Daten. Kritische Infrastruktur zu überwachen, kann also einfach sein. Wer ein schwer zugängliches Bauwerk im Blick behalten muss, sieht am Pumpspeicherwerk Limmern, was Funküberwachung mit akenza leisten kann.
