Wenn eine Mülltonne geschlossen wird, beginnt im Hintergrund ein hochkomplexer Prozess. Hitze, Materialströme und Emissionswerte müssen präzise gesteuert werden und liefern dabei enorme Datenmengen. Ein traditionsreiches Unternehmen im Anlagenbau hat diesen Datenschatz systematisch erschlossen und sich vom Maschinenlieferanten zum globalen Datenmanager weiterentwickelt. Wie gelingt der Schritt von der Verbrennung zur digitalen Steuerung?

Sobald die Tonne geschlossen ist, verlieren wohl nur die wenigsten Menschen noch einen Gedanken an ihren Abfall. Ganz anders geht es den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der MARTIN GmbH für Umwelt- und Energietechnik. Für sie beginnt ab diesem Punkt ein hochkomplexer Prozess. Seit mehr als einem Jahrhundert baut das Familienunternehmen aus München Reststoffbehandlungsanlagen zur Energiegewinnung. Was im Jahr 1925 mit einer mechanischen Innovation begann, hat sich im 21. Jahrhundert zu einem digitalen Prozess entwickelt, der Umwandlung von Verbrennungshitze in präzise, verwertbare Datenströme.

Kleine Veränderungen, große Auswirkungen

Um die heutige Offenheit für neue Technologien zu verstehen, lohnt sich ein Blick in die Geschichte des Unternehmens. Der Ingenieur und Gründer Josef Martin hatte bereits zwanzig Jahre in der Müllverbrennungsbranche gearbeitet. Durch diese Erfahrung wusste er, dass Brennstoffe sich leichter entzünden, wenn die ohnehin schon vorhandene Glut genutzt wird. Mit dem Prozedere der damaligen Zeit ließ sich das aber nur schwer umsetzen: In den Anlagen wurde sämtlicher Abfall zusammen mit der Glut durch sogenannte Vorschubroste in Richtung Ausgang bewegt. Arbeiter beförderten das glühende Material dann händisch wieder nach vorne – schweißtreibend, gefährlich und nicht besonders effektiv.

Im Jahr 1925 hatte Josef Martin eine entscheidende Idee: Statt den Abfall mühsam manuell zu bewegen, entwickelte er einen mechanisch bewegten, geneigten Rückschub-Rost. Dabei wird der Abfall durch bewegte Rostelemente transportiert und durchmischt, deren Schürbewegung entgegen der Müllflussrichtung erfolgt, während die Schwerkraft den Weitertransport unterstützt. Seine Erfindung meldete er beim Reichspatentamt an und gründete daraufhin sein eigenes Unternehmen – die heutige MARTIN GmbH für Umwelt- und Energietechnik. Heute befindet sich die Firma noch immer in vierter Generation in Familienbesitz. Während hier zu Beginn nur Josef und sein Bruder Johannes tätig waren, sind es inzwischen mehr als 250 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Hauptstandort in München. Und weitere Tochterfirmen gibt es auf der ganzen Welt: In der MARTIN Gruppe arbeiten insgesamt über 1.000 Personen, in den USA, in Europa und auch in Asien. Jede Waste-to-Energy-Anlage ist individuell gestaltet, je nach Anforderungen für andere Unternehmen oder kommunale Betreiber. Was sich in den letzten 100 Jahren jedoch nicht geändert hat: Innovationen sind hier noch immer gerne gesehen.

Varianz als digitale Herausforderung

Das Unternehmen ist heute weit mehr als nur ein klassischer Anlagenbauer. Es agiert gleichzeitig auch als Servicepartner für Wartungen und Reparaturen sowie als Datenanalyst für weltweit mehr als 1.000 Entsorgungslinien. Die Herausforderung für die Mitarbeitenden liegt dabei in der Natur des Unrats: Abfall ist kein genormtes Gut wie Erdgas oder Steinkohle. Seine Zusammensetzung kann stark schwanken – abhängig von der Region, dem lokalen Recyclingsystem oder sogar der Jahreszeit. Deshalb sind alle Anlagen mit zahlreichen Sensoren ausgestattet, die sämtliche Vorgänge in allen Bereichen überwachen, etwa im Rostsystem, in der Feuerung, in der Entschlackung oder auch in der Energiegewinnung.

Max Schönsteiner, Head of Research & Development, erklärt die Problematik: „Wir können mit den Sensoren nicht nur den Zustand der Anlage und einzelner Komponenten überwachen, sondern auch die Performance. Oder ob die Emissionswerte okay sind, schließlich soll hier ja möglichst nachhaltig und umweltschonend Energie entstehen. Die Auswertung der Daten ist aber ziemlich komplex, weil jede Anlage ein Einzelstück mit eigenen Signalen ist und es auch auf andere Faktoren ankommt. Grundsätzlich wandeln wir alles, was nicht mehr recycliert werden kann, in Energie um. Wenn beispielsweise aber regional Obstsaison herrscht und vermehrt feuchte, organische Bestandteile im Abfall landen, wirkt sich dies auf den Verbrennungsprozess an diesem Standort aus.“
Bisher setzte das Unternehmen auf verschiedene Werkzeuge, Personen und manuelle Exporte, um die vielen verschiedenen Betriebsdaten zu erfassen und auszuwerten. Durch Expansion sowie durch stetig steigende Datenmengen und Auswertungen wurden die Schwachstellen dieses Vorgehens aber immer deutlicher – die Mitarbeitenden konnten sowohl die wachsenden Anforderungen nicht mehr bewältigen, als auch das Potenzial der gewonnenen Daten nicht mehr vollständig ausschöpfen.

Wieder wurde es Zeit für eine Innovation. Und für die notwendige Lösung mit deutlich höheren Datenkapazitäten hatten die Mitarbeitenden genaue Vorstellungen, wie Max Schönsteiner berichtet: „Die Datensouveränität war uns sehr wichtig. Nicht, weil es in unseren Anlagen um hochempfindliche Daten geht, sondern weil wir durch unseren Entsorgungsauftrag Teil der kritischen Infrastruktur sind und nicht in die Abhängigkeit eines großen Hyperscalers geraten wollten. Wir suchten deshalb nach einer intuitiven Lösung aus Deutschland oder Europa, vorzugsweise auf Open Source-Basis.“ Das Team startete eine Marktanalyse und beschäftigte sich mit verschiedenen Lösungen. Die Wahl fiel letztendlich auf die Open Source-Datenplattform von Stackable.

Von der Glut zur Cloud

Im Januar 2023 startete der Aufbau der Datenplattform. Rund neun Monate später hatten die Mitarbeitenden ein Minimum Viable Product zur Verfügung, kurz MVP, also eine erste Version, mit der sie arbeiten konnten. Ungefähr ein Jahr später war die vollständige Umsetzung bis zur produktiven Betriebsumgebung abgeschlossen. Max Schönsteiner und seine Kolleginnen und Kollegen entschieden sich für die Cloud-Version der Datenplattform, die von einem deutschen Anbieter gehostet wird: „Dank der Open Source-Features und dem Aufbau auf der Technologiebasis Kubernetes können wir aber jederzeit problemlos zu On-Prem wechseln und alles auf eigenen Servern speichern, wenn wir möchten“, so Schönsteiner.

Mittlerweile ist die Plattform an allen Standorten der Unternehmensgruppe im Einsatz und wird ausgiebig von den Mitarbeitenden genutzt. Sie können nun beispielsweise durch die integrierte Analyse-Engine Apache Spark selbst sehr große Datenmengen erfassen, analysieren und verlustfrei verarbeiten – pro Linie fallen jeden Tag rund 10 GB an Daten an. Dabei stehen dem Team alle relevanten Parameter der Anlagen zentral und konsistent zur Verfügung, auf dezentrale Einzelauswertungen müssen sie sich nun nicht mehr verlassen.
Ein weiterer Pluspunkt für die Mitarbeitenden ist die Möglichkeit zur Datenharmonisierung. Die Daten aus den zahlreichen unterschiedlichen Anlagen und den dazugehörigen Sensoren können sie mit der neuen Lösung vereinheitlichen und vergleichen, was ihnen deutlich tiefergehende Einblicke in alle Schritte des Verbrennungsprozesses ermöglicht. „Wir kombinieren nun physikalisch-thermodynamische Modelle mit Messdaten und anderen Informationen aus dem Betrieb. Oder anders ausgedrückt: Erfahrung trifft auf Technik“, sagt Max Schönsteiner. Mit dem so gewonnenen Wissen können die Mitarbeitenden Fehlerquellen deutlich schneller identifizieren und beheben und das Know-how zudem auch bei der Planung und beim Aufbau neuer Anlagengenerationen einbringen. Der gesamte Workflow ist so bereits effizienter geworden – das Personal hat mehr Kapazitäten, weniger Aufwand und muss weniger Kosten einplanen.

Auch im Servicebereich können die Münchner mit dem neuen System bei ihrer Kundschaft und ihren Partnern punkten. Zu allen Betriebsdaten erhalten sie detaillierte Analysen und Berichte, auf die die Verantwortlichen wiederum ihre Entscheidungen stützen können. Diese Informationen sind darüber hinaus auch beim Thema Predictive Maintenance wertvoll, da die Betreiber der Anlagen anstehende Services und Wartungen vorausschauend planen und Stillstände vermeiden können. Max Schönsteiner erklärt dazu: „Wenn bei unseren Anlagen mal etwas nicht funktioniert, sind davon sehr schnell sehr viele Menschen betroffen. Deshalb sind die Informationen, die wir nun bereitstellen können, wirklich sehr wertvoll für die Betreiber. Und das Feedback dazu ist großartig.“

Daten als Rohstoff der Zukunft

Das Team von MARTIN hat bereits Pläne, wie sie die Data Platform von Stackable in den kommenden Monaten und Jahren nutzen möchte. Dabei sollen im ersten Schritt weitere Entsorgungslinien rund um den Globus mit dem System ausgestattet werden. Und auch darüber hinaus gibt es bereits Ideen zur Optimierung: Die Verknüpfung der Daten weiter ausbauen, die Analysen und daraus resultierenden Datenprodukte weiter verbessern und so letztendlich einen noch besseren Service für Kundschaft und Partner bieten.
Max Schönsteiner und seine Kollegen ziehen aber bereits jetzt ein positives Fazit zum Wechsel: „Für Außenstehende wirkt die thermische Abfallbehandlung womöglich recht simpel, in Wahrheit handelt es sich aber um einen hochkomplexen Vorgang, bei dem sehr viele Faktoren zu beachten sind. Und diese Komplexität können wir nun deutlich einfacher managen. Wir bekommen ganz neue Einblicke, können schneller und effizienter handeln und unseren Partnern einen echten Mehrwert bieten. Ich freue mich jedenfalls schon auf die kommenden Jahre und bin gespannt auf die Möglichkeiten, die wir im Moment vielleicht noch gar nicht auf dem Zettel haben.“