Im Interview: Peter Löffler von Siemens Smart Infrastructure

Peter Löffler, Vice President Innovation and Industry Affairs bei Siemens Smart Infrastructure, erklärt, wie das Unternehmen Gebäude "smart" macht.

Rund 99 Prozent der heutigen Gebäude sind nicht "smart". Die Digitalisierung kann und wird dies nachhaltig ändern und Gebäude von passiven Strukturen zu "lebenden Organismen" transformieren, die mit ihren Bewohnern interagieren, von ihnen lernen und sich letztendlich an ihre veränderten Bedürfnisse anpassen können. Das ist ein gewaltiger Sprung in der Evolution von Gebäuden, bei der Siemens Smart Infrastructure eine zentrale Rolle spielen will. Peter Löffler, Vice President Innovation and Industry Affairs bei Siemens Smart Infrastructure, erklärt im Interview mit der Redaktion Integrale Planung, mit welchen Strategien und Lösungen das Unternehmen dieses "Mammutprojekt" in Angriff nimmt.

Sehr geehrter Herr Löffler, bitte geben Sie unseren Leserinnen und Lesern zunächst einen kurzen Überblick über Ihre Tätigkeiten bei Siemens Smart Infrastructure.

Die ersten 25 Jahre meines Berufslebens habe ich mich der Informatik gewidmet und bin dann Anfang der 2000er-Jahre zur Gebäudetechnik gestoßen – mit dem Schwerpunkt "R&D"; sprich: Forschung und Entwicklung. Bei der Building Technologies Division von Siemens und jetzt Siemens Smart Infrastructure bin ich seit gut sieben Jahren für den Innovationsbereich zuständig. Als eine von in Summe drei sogenannten "Operating Companies" bei Siemens kümmert sich Smart Infrastructure speziell um die Themen Niederspannungs- und Mittelspannungsverteilung, Energieautomatisierung und Smart Grid sowie industrielle Schalttechnik – abgerundet durch vielfältige Services für Gebäude. So bietet Siemens Smart Infrastructure Produkte, Komponenten und Systeme für, zum Beispiel, die Stromnetzsteuerung, elektrische Speicherlösungen sowie Raum- und Gebäudeautomation.

Der Siemens-Geschäftsbereich Smart Infrastructure hat es sich zur Aufgabe gemacht, die "drängenden Herausforderungen der Urbanisierung und des Klimawandels durch die Verbindung von Energiesystemen, Gebäuden und Wirtschaftsbereichen" zu lösen. Dabei will sich Siemens speziell auf vier große Themenfelder konzentrieren: nachhaltige Netze, intelligente Verteilung, Internet of Energy und Grid Edge. Welche Ideen und Strategien verbergen sich konkret hinter diesen Begriffen?

In einer Welt, in der Stromerzeugung und -verbrauch durch dezentrale erneuerbare Energien und sogenannte "Prosumer" mehr und mehr zusammenwachsen, sehen wir an der Schnittstelle von Gebäuden und Netzen generell neue Wachstumschancen. Diese essentielle Schnittstelle ist für Siemens das "Grid Edge" und wir sind uns sicher, dass hier wesentliche Veränderungen stattfinden werden. Dazu gehören unter anderem die schon genannten Stromspeicher für industrielle und private Anwendungen und im Bereich E-Mobilität die Ladeinfrastruktur für Parkhäuser und Flotten oder Gleichstrom-Schnellladesysteme an Autobahnen sowie Smart Grids. Mit einem Anteil von fast 40 Prozent an der weltweiten Energienutzung ist der Gebäudesektor prädestiniert, eine Schlüsselrolle für eine wirksame Energiewende und Klimapolitik zu spielen. Im Umkehrschluss bedeutet das, vereinfacht ausgedrückt: Wenn man Energieflüsse gezielt steuern will, muss man ein tiefes Verständnis davon haben, was in den Gebäuden selbst eigentlich vor sich geht. Da geht es dann zum Beispiel um die Herausforderung, das Lastverhalten eines Gebäudes möglichst präzise vorhersagen zu können; das klingt zwar trivial, ist es in Zeiten von "Prosuming" aber in der Tat nicht!

Deshalb schließlich auch die Konzentration auf die vier Themenfelder nachhaltige Netze, intelligente Verteilung, Internet of Energy und Grid Edge: Die zunehmende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien stellt Netze vor neue Herausforderungen. Sprich: Die Fluktuation bei der Einspeisung von Erneuerbaren kann sich auf die Netzstabilität und -zuverlässigkeit auswirken. Um die fluktuierende Einspeisung von Strom aus PV-Anlagen ins Stromnetz zu ermöglichen, setzt Siemens unter dem Stichwort "nachhaltige Netze" auf Infrastruktur- und Speicherlösungen, wie die "Photovoltaik eBoP"-Lösung (Anm. d. Red.: eBoP = "electrical Balance of Plant"). "Stabilität" durch Vernetzung ist aber nicht nur im Mittelspannungsbereich ein wichtiges Schlagwort, sondern auch im Niederspannungsnetz – Stichwort: "intelligente Verteilung". Denn hier schreitet die Digitalisierung ebenso schnell voran. Mehr und mehr elektrische Geräte werden mit Schnittstellen ausgestattet und können dadurch Daten austauschen und diese auch analysieren.

"Verzahnte Daten" bzw. "demokratisierte Daten", welche vom Gerät oder physischen Objekt abgekoppelt sind, sind denn auch die Triebfeder des dritten genannten Themenkomplexes "Internet of Energy": Mit Hilfe einer effizienten Datenmodellverwaltung und verbesserten Analysemethoden kann Siemens beispielsweise ein digitales Abbild eines Verteilnetzes innerhalb einer IT-Landschaft erstellen. Diese Vernetzung zum Internet of Energy ermöglicht Stromversorgern, Stadtwerken, aber auch Betreibern von Gebäuden, die gesammelten Daten nutzbringend zu analysieren. Beispielsweise lassen sich so Prozesse optimieren und Serviceeinsätze vorausschauend planen. Damit steigt im Endeffekt die Zuverlässigkeit des gesamten Stromnetzes.

Dieses Interview findet ja in einem sehr besonderen Gebäude bzw. Gebäudekomplex – dem Siemens Campus Zug – statt. Welche der eben ausgeführten Punkte/Themenfelder können hier denn "live" bzw. "am lebenden Objekt" gezeigt werden?

Die Integration erneuerbarer Energien spielt hier bei uns im schweizerischen Zug selbstverständlich eine zentrale Rolle. Da der Siemens-Campus direkt am Zuger See liegt, verfügt er über ein eigenes Seewassernetz, das unter anderem als Wärmesenke und Wärmequelle für ein Wärmepumpensystem genutzt wird. Zudem haben wir eine große PV-Anlage integriert und besetzen damit das genannte Thema "Prosuming". Am Campus Zug werden – summa summarum – keine fossilen Brennstoffe verbraucht.

Ganz nach dem Motto "Erfahrung ist durch nichts zu ersetzen", nutzen wir unseren Campus in Zug natürlich auch dafür, vielfältige Facetten aus den beschriebenen Metathemen "auszutesten". Wichtige Basis dafür sind die Sensordaten, welche im Gebäude gesammelt werden. Mehr als 6.500 Datenpunkte im Bürogebäude und 5.500 Datenpunkte im Produktions- und Forschungsgebäude sind hier an das Gebäudeautomationssystem angeschlossen – da kann man dann durchaus von "Big Data" sprechen. Die Sensoren, welche die Raumluftqualität in den Büros messen, konnten so beispielsweise dafür eingesetzt werden, die Heizungs- und Raumlufttechnik im Betrieb deutlich zu optimieren, mit entsprechenden Energieeinsparungen im Vergleich zu den ersten Monaten nach dem Bezug der Immobilie Ende 2018/Anfang 2019. Oder anders ausgedrückt: Ohne den Überblick bzw. das Detailwissen aus den Sensordaten wäre dieser schnelle und sichtbare Erfolg im Laufe des ersten Betriebsjahrs bei einem solch großen Gebäudekomplex überhaupt nicht möglich gewesen. In der bisher gängigen Praxis dauert das normalerweise mindestens doppelt so lange.

Klar, dass diese Erfahrungen, welche wir hier in Zug unter Realbedingungen – sozusagen im "Reallabor" – machen konnten, auch in die Entwicklung der jüngst vorgestellten "smart building suite" eingeflossen sind, welche wir auf der Weltleitmesse Light + Building in Frankfurt/M. vorgestellt hätten: Ziel der neuen "smart building suite" von Siemens Smart Infrastructure ist es, die jeweilige Arbeitsplatzumgebung flexibler und noch stärker nutzerorientiert zu gestalten. Dafür umfasst die Suite IoT-fähige Hard- und Softwarelösungen sowie Applikationen und Services, die zusammen mit dem Gebäudemanagementsystem intelligent auf Benutzereingaben und Umgebungsdaten reagieren. Die Gebäudenutzer können die Büroumgebung individuell anpassen, indem sie beispielsweise ihre Wohlfühltemperatur oder die Lichtverhältnisse optimal einstellen sowie – auf Basis von Echtzeitdaten – verfügbare Räume für spontane Meetings finden. Ausgehend von diesen Echtzeitanalysen, die sowohl von den Eingaben der Menschen lernen als auch Verhaltensmuster erkennen, passt sich die Arbeitsplatzumgebung tatsächlich an die Bedürfnisse der Menschen an. Gleichzeitig – und nicht zuletzt – ermöglichen die datengestützten Analysen zur Raumnutzung fundiertere Entscheidungen zur Flächen- und Portfolio-Optimierung für den Betreiber oder Eigentümer.

Die "smart building suite" arbeitet dabei "integrativ" bzw. "kooperativ" und umfasst Technologien von den im Silicon Valley ansässigen Anbietern Comfy und Enlighted, die von Siemens übernommen wurden. Die offene, anbieterunabhängige Plattform Comfy bietet eine Vielzahl von Reporting-Funktionen und lässt sich in bestehende Gebäudesysteme und Dienste von Drittanbietern integrieren. Mit der Comfy-App können sich Mitarbeiter direkt mit ihrer Arbeitsumgebung verbinden und zum Beispiel Kollegen oder freie Arbeitsplätze in einer agilen Büroumgebung finden – all das tun wir am Siemens-Campus Zug übrigens schon einige Zeit! Enlighted ist eine IoT-Plattform aus multifunktionellen Sensoren und einem skalierbaren Netzwerk zur Echtzeit-Datenerfassung. Die Sensoren in Beleuchtungskörpern erfassen 65 Mal pro Sekunde Daten, um Belegung von Räumen und Stockwerken, Bewegung, Beleuchtung und Temperatur zu messen. Davon ausgehend kann die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) in Echtzeit angepasst werden. Die Plattform kann außerdem Personen und Objekte im Gebäude lokalisieren.

Comfy und Enlighted ergänzen somit die vorhandenen Technologien im Portfolio von Siemens Smart Infrastructure, konkret: die offene Gebäudemanagementplattform "Desigo CC", "Desigo Room Automation", Gebäudeautomationssysteme zur Integration von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen, Beleuchtungs- und Beschattungsanlagen, Brandschutz- und Sicherheitsprodukte sowie diverse Services. Dadurch ergibt sich ein umfassendes "Smart Office"- bzw. "Smart Spaces"-Angebot für Neu- und – vor allem – Bestandsgebäude.

Apropos „IoT“: Die Vernetzung und Verknüpfung physischer Geräte ("Hardware") in virtuellen Räumen über digitale Werkzeuge und Lösungen ("Software") – kurz: Internet of Things (IoT) – ist ein starker Treiber in der Energie- und Gebäudetechnikbranche. Wie ist Siemens Smart Infrastructure hier aufgestellt und wie positioniert man sich in Zukunft?

Kurz und bündig: Das ist die eben schon detailreich ausgeführte Kernkompetenz von Siemens Smart Infrastructure!

Unsere Zukunftsvision ist es, die heutigen, passiven Gebäude in lernfähige, adaptive Umgebungen zu "verwandeln", welche mit den Menschen und Nutzern interagieren können (Stichwort: "Smart Spaces"). Dafür benötigt man die besagten "demokratisierten Daten", Cloud-basierte Technologien, eine integrale, digitale Planung, nutzerzentrierte Gebäudeautomation und entsprechende Services. Neue Lösungen für die elektrische Infrastruktur, die eine nahtlose Anbindung an das Internet der Dinge, an das IoT, ermöglicht, stehen ebenfalls im Mittelpunkt dieses Transformationspfades, welchen sowohl die Branche als auch die Gesellschaft im Grunde gerade erst betreten hat. Nochmal: Man muss sich dabei vor Augen führen, dass zum aktuellen Zeitpunkt vielleicht ein Prozent aller Gebäude die genannten "smarten" Eigenschaften besitzt. Das Marktpotential ist damit für alle "Player" der Wertschöpfungskette Bau gigantisch – wenn sie diese Chancen, die dieser Transformationspfad zweifelsohne bereithält, auch zielgerichtet jetzt anpacken! Denn bei rund 10 Milliarden Gebäudegeräten, die bereits mit dem IoT verbunden sind, ist es doch nur eine Frage der Zeit, bis Gebäude das Potential der Digitalisierung voll und ganz erschlossen haben. "Heute die Gebäude der Zukunft bauen", muss also die Devise aller Architekten, Planer, Fachingenieure, Fachhandwerker und Investoren sein. Und beim Stichwort "bauen" meine ich ganz bewusst auch "umbauen", "modernisieren" und "sanieren". Die Digitalisierung in die unterschiedlichsten Bestandsgebäude, Wohn- wie Nichtwohngebäude, zu bringen, das ist die eigentliche Aufgabe, Herausforderung und Chance unserer Zeit!

Herr Löffler, eben haben wir das Keyword "integrale, digitale Planung" (fast beiläufig) gestreift: Wie definieren Sie dieses Stichwort eigentlich persönlich und wie würden Sie den aktuellen Status quo in der Verbreitung und Umsetzung dieser Denk- und Arbeitsweise in der Bauwirtschaft beschreiben? Welche aktuell noch ungelösten Fragen treiben Sie um?

Persönlich verstehe ich die integrale Planung als klar strukturierte Kommunikation zwischen allen an einem Bauprojekt Beteiligten am viel zitierten "runden Tisch". Das heißt, zwischen den unterschiedlichen Projektpartnern – zum Beispiel zwischen dem Generalunternehmer, den Fachplanern und ausführenden Spezialisten – braucht es eine ziel- und sachorientierte Diskussions-Kultur auf Augenhöhe. Die Digitalisierung als Hilfsmittel und Werkzeug kann dabei ein mächtiger Katalysator sein.

In Deutschland stehen wir damit jedoch wirklich erst ganz am Anfang, was vielfältige Gründe hat. Ein häufig genannter Hemmschuh für eine stärkere Durchdringung dieser Denk- und Arbeitsweise ist sicherlich die starke Fragmentierung der Planungs- und Ausführungsaufgaben speziell in der deutschen Bauwirtschaft. Die Digitalisierung wird an dieser Stelle für Konzentrationsbewegungen sorgen – darauf muss man sich dringend einstellen und entsprechend reagieren, beispielsweise mit entsprechenden Fort- und Weiterbildungen gerade im Kontext von Building Information Modeling (BIM).

Eine nicht zu vernachlässigende und nicht zu unterschätzende Herausforderung ist ferner auch, dass der Auftraggeber, Bauherr und/oder spätere Nutzer in diesen Ablauf – in diese Diskussions-Kultur – miteinbezogen werden muss. Schließlich muss er ja seine individuellen Bedürfnisse und Wünsche an das Bauobjekt von Anfang an klar formulieren und einbringen dürfen. Ansonsten wird – wie leider immer noch viel zu häufig – am Bedarf vorbei geplant und gebaut!

Der Campus Zug ist eines der ersten Neubauprojekte von Siemens, bei dem Building Information Modeling (BIM) zum Einsatz kam. Welche Erfahrungen konnten Sie in diesem "BIM-Pilotprojekt" machen?

Die Planung des Siemens-Campus erfolgte für alle Gewerke parallel und wurde im Digitalmodell simuliert, getestet und bei Bedarf optimiert. Der Bau des Gebäudes fand damit quasi zweimal statt: zunächst virtuell und erst dann physisch. So konnten zum Beispiel mögliche Kollisionen der Gewerke identifiziert und Unstimmigkeiten schon im Modell behoben werden, anstatt mühevoll und kostenintensiv auf der Baustelle oder – noch schlimmer – im laufenden Betrieb. Durch die virtuelle Planung und die Nutzung eines gemeinsamen Datenmodells ließen sich detaillierte Varianten gewerkeübergreifend in einer frühen Phase zur Optimierung des Gebäudes checken.

Wichtig sind und bleiben dabei aber gut abgestimmte und damit einheitliche Begriffsdefinitionen und Zielvereinbarungen im Projekt (Stichwort: Kommunikation), die den Prozesscharakter von Building Information Modeling (BIM) unterstreichen. So ist es mir immer wieder sehr wichtig, zu betonen, dass BIM bzw. ein BIM-Modell nicht "automatisch" zum digitalen Zwilling, zum "Digital Twin" des Gebäudes, führt, sondern eine Grundlage dafür ist. Man könnte es auch so formulieren: Im BIM-Modell arbeiten Menschen mit Menschen und stimmen sich entsprechend transparent ab. Dagegen "arbeiten" im "Building Twin" Maschinen mit Maschinen; hier stimmen sich also Geräte untereinander ab – und das Cloud-basiert. Der "Building Twin" kann außerdem mehrere Ebenen und Säulen haben: Man kann hier den sogenannten "Construction Twin" (u.a. Kommissionierung und Bauablauf), "Product Twin" (u.a. Eigenschaften von Bauprodukten) und "Performance Twin" (u.a. Daten aus dem Gebäudebetrieb) unterscheiden. Sie erkennen schon anhand dieser kurzen und einfachen Einordnung, dass das Thema "Digital Twin" des Gebäudes gigantisch groß ist und ebenfalls noch viele Chancen aber auch Herausforderungen für alle Marktpartner birgt.

Zum Schluss: Sie haben einen Wunsch frei, der die Planungs-, Bau- und Betriebspraxis von Gebäuden deutlich "unkomplizierter" bzw. effektiver macht. Wie würde dieser lauten?

Das ist einfach und kann ich schnell beantworten: Ich würde mir wünschen, dass die "Player" auf der Baustelle mehr miteinander reden, sich besser und effektiver vernetzen – selbstverständlich unter frühestmöglicher Einbeziehung des Know-hows und Könnens von Siemens Smart Infrastructure!

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Expo 2020 Dubai – aus Daten wird Wissen

Als "Intelligent Infrastructure and Operations Partner" der Expo 2020 Dubai implementiert Siemens das digitale Gebäudemanagementsystem "Desigo CC" auf dem Gelände der Weltausstellung. Es wird alle sogenannten thematischen Bezirke ("Mobility", "Opportunity", "Sustainability") samt der dazugehörigen Pavillons sowie das Konferenz- und Ausstellungszentrum abdecken. Das System verwendet Sensoren und Analyseprogramme zum Überwachen und Steuern der Gebäudefunktionen. Dazu gehören Klimaanlagen, Energieverbrauch, Beleuchtungssteuerung, Aufzüge, Luftqualität und Brandmeldeanlagen. Die Daten werden außerdem in die zentrale cloudbasierte Managementplattform Siemens-"Navigator" eingespeist. Die Vernetzung von 137 Gebäuden an einem einzigen Ort ist eine der weltweit größten Installationen des cloudbasierten Systems. Mit Siemens-"MindSphere", dem ebenfalls cloudbasierten Betriebssystem für das Internet der Dinge, als Motor der digitalen Infrastruktur, lassen sich Daten aus zahlreichen Sensoren, Gateways, Systemen und Anwendungen integrieren, korrelieren, analysieren und visualisieren. Damit ist die Expo 2020 Dubai auf dem besten Wege, eine der am besten vernetzten Weltausstellungen aller Zeiten zu werden.

Aufgrund der Corona-Pandemie musste auch die Expo 2020 Dubai (geplanter Starttermin: Oktober 2020) verschoben werden. Die erste Weltausstellung, die überhaupt im Raum Mittlerer Osten, Afrika und Südasien stattfindet, soll nun im Oktober 2021 ihre imposanten Tore für Gäste aus aller Welt öffnen. Die Veranstalter rechnen dabei mit 25 Millionen Besuchern, welche das Expo-Areal auf einer Fläche von über 610 Fußballfeldern entdecken wollen.