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Energiemanagement mit den richtigen Tools

Erst messen und analysieren, dann verbessern
Energiemanagement mit den richtigen Tools

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‚Daten sind das neue Öl‘ ist im Zusammenhang mit Industrie 4.0 oft zu lesen. Das gilt auch fürs Energiemanagement: Ohne detaillierte Messdaten, Analysen und aussagekräftige Visualisierungen sind gezielte Optimierungen nicht machbar. Mit den Tools von Econ solutions ist das einfacher als vielfach vermutet.

Um relevante Daten für das Energiemanagement zu gewinnen, braucht es eine entsprechende Messinfrastruktur. In der Regel verfügen Unternehmen bereits über etliche Messgeräte, Zähler und Fühler, doch für ein Energiemanagement reichen sie meist nicht aus. Beim Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur empfiehlt es sich, dem Energiefluss vom Ort der Einspeisung über die Haupt- zu den Unterverteilungen zu folgen und bei den größten Abgängen mit den Messungen zu beginnen.

Um die vorhandenen Messgeräte für das Energiemanagement nutzen zu können, hat das Strom- und Leistungsmessgerät Econ sens3 von Econ solutions fünf Schnittstellen (Modbus TCP, Modbus RTU, S0-Impuls, Webinterface und Direkteinbindung zur Energiemanagement-Software). So lassen sich Zähler, Datenlogger u. Ä. medien- und herstellerunabhängig in das Energiemanagementsystem einbinden. Der Econ sens3 selbst misst detailliert alle zentralen Parameter der elektrischen Energie. Er ist innerhalb weniger Minuten unterbrechungsfrei installiert, auch in bestehende Infrastrukturen und bei begrenztem Platzangebot. Da er komplett vorkonfiguriert ist, lässt er sich sofort einsetzen. Die integrierte Analysesoftware ermöglicht unmittelbar erste Auswertungen.

Messstellen definieren

Geht es dann darum, einzelne Anlagen oder Maschinen mit Messgeräten auszustatten, gilt es, vorab zu überlegen, ob deren Nutzung beeinflusst werden kann. Ist sie nicht zu ändern oder vorherzusehen, braucht sie auch nicht in die Energiedatenerfassung aufgenommen zu werden.

Zudem ist zu bewerten, ob die möglichen Einsparungen höher sind als die Aufwendungen für Messtechnik inklusive Installation. Auch hier ist es entscheidend, neben der Leistungsaufnahme laut Herstellerangabe auch die Laufzeit zu berücksichtigen. Denn Dauerläufer bieten selbst bei geringer Energieaufnahme oft ein immenses Einsparpotenzial. In Projekten zeigt sich immer wieder, dass die Laufzeiten kaum bekannt sind oder die tatsächlichen Verbräuche nicht mit den Herstellerangaben übereinstimmen. Temporäre Messungen helfen, Investitionen an falscher Stelle zu vermeiden, indem sie einen guten Eindruck der Nutzungsprofile geben. Hierfür bietet Econ solutions zwei mobile Messsysteme. Sie beinhalten alles, was zur zeitweisen Messung von Leistung und Energieverbrauch nötig ist, und sind sofort einsetzbar.

Großverbraucher aufspüren

Steht die Messinfrastruktur, geht es an die Datenanalyse. Ein sinnvoller Einstieg ist die Betrachtung der Großverbraucher, denn sie bieten das größte Optimierungspotenzial. Die Energiemanagementsoftware Econ3 zeigt sie in der ABC-Analyse auf einen Blick. Die drei Top-Verbraucher lassen sich dann mit Tagesverbrauchsberichten genauer unter die Lupe nehmen. Die ABC-Analyse hilft auch, Maßnahmen zu priorisieren und ihre Ergebnisse nachzuverfolgen. Haben diese nicht den gewünschten Effekt erzielt, können sie angepasst oder neue Maßnahmen definiert werden.

Unregelmäßigkeiten finden

Um die Betriebszustände zu untersuchen, kann die Dauerkennlinie oder die Spektralanalyse genutzt werden. Mit ihnen lässt sich der Lastbereich während der Betriebsstunden bewerten, außerdem Leistungsspitzen und wiederkehrende Ereignisse erkennen. Auslastungen sowie Besonderheiten im Stand-by-Zustand, beim Anfahren oder bei verschiedenen Schichten oder Projekten zeigt die Lastganganalyse.

Um Spitzenlasten zu vermeiden, reichen kleine Änderungen häufig schon aus. Beispielsweise wurden im Zentrallager eines Unternehmens die Kühlanlagen unkontrolliert eingeschaltet, wodurch es immer wieder zu Leistungsspitzen kam. Durch ein gezieltes Einschalten konnten diese vermieden und Einsparungen von rund 10 000 Euro pro Jahr erzielt werden.

Auch Defekte oder Verschleiße werden so häufig sichtbar, da sie mit einem erhöhten Verbrauch einhergehen, z. B. Druckluftleckagen, defekte Ventile oder verschmutzte Filter. Ohne Analyse bleiben sie oft lange unerkannt und verursachen währenddessen einen deutlich erhöhten Energieverbrauch. Legen Nutzer Schwellenwerte fest, erhalten sie automatisch einen Hinweis auf ungewöhnliche Verbräuche. Das gilt bei Econ nicht nur für Strom, sondern auch für Gas, Wärme oder andere Medien. Denn entsprechende Fühler und Zähler lassen sich problemlos in Econ3 einbinden und auswerten.

Kürzlich wurde die Software um weitere Funktionen ergänzt. Für die Füllmengen-Funktion werden Füllstandanzeigen von Gas-, Öl- oder Flüssigkeitstanks automatisch abgelesen, sodass die Verbräuche stets bekannt sind.

Die neue Prognosefunktion ermöglicht eine bessere Vorhersage künftiger Verbräuche. Mit rollierenden Vorhersagen von Lastgängen, Temperaturen oder beliebigen Einheiten lassen sich Prognosen für die Energiebeschaffung, Auslastung von Maschinen oder Anlagen sowie verschiedene Szenarien erstellen.

Korrelationen und Kennzahlen

Häufig gehen Abweichungen im Verbrauch auf Wechselwirkungen zurück, etwa zwischen Maschinen bzw. Anlagen oder Faktoren wie Temperatur oder relative Feuchte. Mit dem X-Y-Plot lassen sich solche Zusammenhänge überprüfen: Bilden die Punkte hier eine Wolke oder eine Linie, spricht dies für eine signifikante Korrelation.

Der entscheidende Zusammenhang besteht zwischen dem Energieverbrauch und der Produktionsleistung. Der reine Verbrauch ist deshalb nur bedingt aussagekräftig, vielmehr bedarf es relevanter Kennzahlen, z.B. das Verhältnis des Verbrauchs der Produktionsanlage pro verarbeiteter Tonne oder der Verbrauch der Produktionsanlagen im Verhältnis zu dem der Infrastrukturanlagen.

Um alle für ein Unternehmen möglicherweise relevanten Kennzahlen einfach generieren zu können, unterstützt die Software Econ3 die Zusammenführung der Produktions- und Prozessdaten aus bestehenden Systemen (MDE/BDE, ERP) mit den Energiedaten. Standards wie OPC, BacNET und SQL lassen sich ebenso integrieren wie Datenlogger verschiedener Hersteller und unterschiedliche Dateiformate. Das gibt Unternehmen die Möglichkeit, nicht nur Kennzahlen fürs Energiemanagement zu bilden, sondern auch wertvolle produktionsbezogene Kennziffern, z. B. Rüst- und Produktionszeiten bei verschiedenen Produktionsprozessen und im Stand-by-Betrieb oder Energiekosten pro Produktionslos. Sie ermöglichen fundierte Prozessoptimierungen, eine präventive Wartung und unterstützen die Kostenkalkulation.

Manche Unternehmen nutzen das System auch als Basis für Investitionsentscheidungen: Indem sie die realen Verbräuche kennen, wissen sie, welche Auslegung ein Gerät oder eine Maschine tatsächlich haben muss. Ein Hersteller betreibt sogar Qualitätssicherung über Econ: Messgeber für den pH-Wert, Leitfähigkeit etc. liefern Daten, die in Econ3 ausgewertet werden. So wird schnelle erkannt, ob alles im grünen Bereich ist.

Econ solutions GmbH, München


Autor: Mike Mannherz

Leiter Business Services & Marketing,

Econ solutions



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