Artikel erschienen am 26. Mai 2020

Basis des Internets der Dinge (IoT) sind unzählige Sensoren, die Messdaten sammeln und über das Internet an Computer zur weiteren Bearbeitung verschicken –komplett automatisiert. Also braucht das IoT einerseits eine Infrastruktur aus Sensoren, einem Netzwerk und einem Zielcomputer sowie andererseits Know-how, Programme zur Analyse und Sicherung der gesammelten Daten.

Gerade in Kombination mit Analysewerkzeugen verschiedener Cloud-Services offenbart das IoT ein enormes Potential – auch für die Zürcher Stadtverwaltung, wie ein Anwendungsfall von ewz zeigt. Die Energieversorgung unserer Gesellschaft und damit auch städtische Unternehmen wie ewz stehen vor einem gewaltigen Umbruch: Erneuerbare Energien und elektrisch betriebene Fahrzeuge stellen die bestehende Infrastruktur vor neuartige Herausforderungen. Erstens variieren Angebot und Nachfrage beim elektrischen Strom viel stärker als früher, zweitens lassen sich die Schwankungen kaum noch mit den herkömmlichen Mitteln prognostizieren und abfedern. Für dieses Dilemma gibt es nur eine Lösung: ein flexibleres, ein «smarteres» Verteilnetz.

Erste Pilotprojekte zur Umsetzung eines solchen «Smart Grid» lancierten ewz zusammen mit OIZ im Frühjahr 2018. Den Anfang machten die Windparks, welche ewz in Nordfrankreich betreibt und die je nach Wetterlage unterschiedlich viel Ökostrom produzieren. Bislang fehlten detaillierte Messdaten für einen optimalen Betrieb: Wie müssen die Rotoren eingestellt werden, um möglichst viel Strom zu produzieren? Um entsprechende Datensätze zu generieren, wurden die Rotoren der Windräder mit Sensoren bestückt. Ziel war es, Datenanalyse und IoT-Plattform in einer einheitlichen Anwendungslösung zusammenzuführen: Messung und Analyse sollen Hand in Hand gehen – daher auch der Projektname DIOP (Datenanalyse und IoT-Plattform). Im Entwicklungsprozess wurde rasch klar, dass eine cloudbasierte Lösung für diese Anforderungen prädestiniert ist.

Gerade wenn in kurzer Zeit eine leistungsfähige Recheninfrastruktur aufgebaut werden soll, hat die Cloud einen wichtigen Vorteil: sie ist flexibel. Eine vergleichbare Infrastruktur im Rechenzentrum der Stadt Zürich hätte aufgrund der Anschaffung der Soft- und Hardware ein Mehrfaches gekostet. Und anders als im RZ, wo sich die Rechen- und Speicherleistungen immer an der Spitzenlast ausrichten müssen, punktet eine Cloud-Umgebung wie Azure in dieser Beziehung durch ihre Flexibilität. Und schliesslich steckt in den Clouds bereits viel Know-how: Für die ewz war es anfangs schwer abzuschätzen, welche Analyseinstrumente überhaupt die richtigen sind. Durch die Vielzahl an Werkzeugen, die jeder Cloud-Provider anbietet, liessen sich ohne grossen Aufwand verschiedene Lösungen direkt in der Praxis ausprobieren.

Die OIZ fungiert beim Projekt DIOP als sogenannter Broker, als Vermittler zwischen dem Cloud-Provider und dem Anwendenden in diesem Fall ewz. Das bedeutet, dass die OIZ unter anderem die Verwaltung der sicherheitsrelevanten Zugangsberechtigungen oder die Zuteilung von Ressourcen übernimmt und so einen direkten Mehrwert für ewz generiert.

Das neu gewonnene Know-how trägt bereits Früchte – etwa beim Pilotprojekt «Smart Parking», das die Dienstabteilung Verkehr zusammen mit der OIZ und ewz derzeit entwickelt. Ziel ist es, in Zukunft die Automobilistinnen und Automobilisten in der Stadt Zürich zu den nächsten freien Parkfeldern in der Stadt Zürich lotsen zu können. Als Netzwerk zwischen Sensoren und dem Rechenzentrum der Stadt Zürich fungiert das von ewz und OIZ aufgebaute LoRaWAN (Long Range Wide Area Network). Dabei ist ewz für die Datenübertragung von Sensoren über die verschiedenen Antennen (Gateways) in das OIZ-Rechenzentrum und den allgemeinen Netzbetrieb zuständig. Danach sorgt die OIZ dafür, dass die Daten an die verschiedenen Fachapplikationen weitergeleitet werden. LoRa zeichnet sich durch tiefen Stromverbrauch aus und ist deshalb ein energieeffizientes Funknetz, das sich speziell für IoT-Sensoren eignet und allen Dienstabteilungen der Stadt Zürich für die Übertragung von Messdaten zur Verfügung steht. Auch bei «Smart Parking» sorgt die OIZ als Broker dafür, dass sämtliche Komponenten des Systems störungsfrei miteinander interagieren und den Dienstabteilungen zur Verfügung stehen. Im Wissen um das grosse Potential von IoT will die OIZ gemeinsam mit Dienstabteilungen und externen Partnerinnen und Partnern die technischen Grundlagen dafür schaffen, dass Zürich dereinst die smarteste «Smart City» der Schweiz wird.

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Dieser Artikel erschien erstmals im Mai 2019 in einer stadtinternen Publikation und wird hier zum ersten Mal öffentlich publiziert.