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Energiemanagement in der Automobilproduktion

Bild 1. „BreakerVisu“ erfasst automatisch die Energiedaten des Leistungsschalters, gleichzeitig erhält der Anwender auf einem zentralen Display Zugriff auf alle Anlageninformationen

Bild 2. Der Einbausatz ist dreipolig und enthält das Messmodul NZM3-XMC-MB und die entsprechende Anschlusstechnik vom Leistungsschalter bis zur Klemme. Das Mess- und Kommu­ni­kationsmodul NZM-XMC wird neben einer Variante mit einem digitalen S0-Ausgang auch mit Modbus-Schnittstelle angeboten

In Zeiten der Energiewende und der Forderung nach mehr Energieeffizienz sorgt die neue Umweltnorm DIN EN ISO 50001 für die Rahmenbedingungen zur Umsetzung eines Energie­managementsystems in der Industrie. Die Vorgabe ist dabei mehr als nur eine Auflage zum Klimaschutz. Sowohl für weltweit vernetzte Konzerne als auch für kleine und mittelständische Unternehmen kann das richtige Energiemanagement neben der Ressourcenschonung auch Kostentransparenz und -ersparnis bedeuten.

Mit Wirkung zum 24. April 2012 hat die DIN EN ISO 50001 die DIN EN 16001 abgelöst. Ziel der Norm ist es, in Unternehmen ein umweltfreundliches Energiemanagementsystem nach staatlich vorgegebenen Rahmenbedingungen einzusetzen. Das geforderte System beinhaltet nicht nur die kontinuierliche Aufnahme der Energieströme und die Umsetzung technischer Maßnahmen zur Reduktion der Schadstoffausstöße sowie des Energieverbrauchs, sondern auch organisatorische Abläufe, die die Veränderungen innerhalb des Unternehmens gezielt steuern und so die Umsetzung kontrollieren und beschleunigen. Zusätzlich geht es aber auch um die Sensibilisierung und Schulung der Mitarbeiter hinsichtlich energiepolitischer und umweltökonomischer Aspekte. Die oberste Führungsebene bewertet beim sogenannten Management­review die kontinuierliche Verbesserung des Energiemanagements im Unternehmen.

Ein Energiemanagementsystem setzt den organisatorischen und formellen Rahmen, um den Energieverbrauch im Unternehmen gezielt zu reduzieren. Diese Energie­effizienzmaßnahmen bringen einem Industrieunternehmen bei korrekter Umsetzung nach der DIN EN ISO 50001 auch Steuerentlastungen ein. Derzeit werden Unternehmen aus dem produzierenden Gewerbe mit einem Stromverbrauch von mehr als einer Gigawattstunde und Stromkosten von mindestens 14 % der Bruttowertschöpfung auf Antrag von EEG-Abgaben ausgenommen. Die Großverbraucher benötigen jetzt ab einem Stromverbrauch von 10 GWh jedoch eine Zertifizierung nach DIN EN ISO 50001 von einer unabhängigen Stelle, wie der Deutschen Gesellschaft zur Zertifizierung von Managementsystemen (DQS) oder der GL Systems Certification.
Unternehmen, die bereits nach der Vorgängernorm DIN EN 16001 zertifiziert waren, können mit überschaubarem Aufwand auf die Nachfolgenorm umstellen. Viele Anforderungen der neuen Norm sind in der alten, jetzt zurückgezogenen Norm, enthalten. Bernhard Grimm, Energiemanagementexperte beim Germanischen Lloyd in Hamburg, bestätigt auf der Homepage des Unternehmens: „Die bestehenden Zertifizierungen nach DIN EN 16001 können gemäß einer Regelung der Deutschen Akkreditierungsstelle auf Grundlage eines Überwachungsaudits auf DIN EN ISO 50001 umgestellt werden. Dafür müssen jedoch die mit der Umstellung verbundenen Änderungen am Energiemanagementsystem vollständig in der Auditdokumentation nachgewiesen
sein.“

Messtechnik – wichtiger Baustein beim Energiemanagement
Dr. Ulrich Hatzfeld, Teil des Auditorenkreises beim Germanischen Lloyd und Berater für die Einführung eines Energiemanagementsystems, erläutert: „Beim Energiemanagement wird die Energienutzung technisch analysiert, bewertet und kontinuierlich optimiert. Die DIN EN ISO 50001 ist strikt auf die Verbesserung der energie­bezogenen Leistung ausgerichtet. Die Norm fordert somit eine große technische Detailtiefe.“
Hier setzt Eaton an. Als weltweit agierender Anbieter bei Dienstleistungen und Produkten zum Energiemanagement und der Energieüberwachung bietet er seinen Kunden für diesen Zweck optimierte Messgeräte an. Die Mess- und Kommunikationsmodule NZM-XMC stellen alle relevanten Messdaten für die Berechnung des Energieverbrauchs bereit. Mit der „BreakerVisu“ (Bild 1) kann zudem eine Lösung implementiert werden, die eine einfache Protokollierung der Betriebsdaten und des Energieverbrauchs realisiert. Innovativ ist dabei das integrierte Logging-System, das eine automatische Erfassung der Energie­daten des Leistungsschalters und eine direkte Exportierung in Excel ermöglicht. Das Energie-Logging ist dabei individuell aktivierbar für bestimmte Intervalle, kann also beispielsweise täglich oder wöchentlich vorgenommen werden. Gleichzeitig sind die jeweiligen Anzeigegeräte zusammengefasst in einem Vor-Ort-Display, sodass der Anwender einen zentralen Zugriff auf alle Anlageninformationen erhält. Die Messtechnik allein macht jedoch noch kein Managementsystem aus, sie ist vielmehr geräte­technische Grundlage für den darauf folgenden internen Managementprozess in einem Unternehmen.

Rainer Menden, Produktmanager bei Eaton, sieht in der neuen Richtlinie eine gute Möglichkeit, das Thema Energiemanagement bei seinen Kunden aus der Industrie mehr in den Fokus zu rücken: „Viele wollen Energiesparen und sich für den Klimaschutz engagieren, die Prioritäten wurden aber bisher anders gesetzt. Der Schwerpunkt liegt bei vielen Firmen auf dem Tagesgeschäft und der Produktion. In der neuen ISO-Norm sehe ich daher eine Chance, Energiemanagementsysteme zukünftig als Qualitätsattribut zu etablieren.“

Energiemanagement in der Automobilindustrie
Dass Energiemanagement nach DIN EN ISO 50001 bereits heute in der Industrie angekommen ist, zeigt ein Beispiel aus der Automobilproduktion. Um die Energie­bilanz ihrer Fahrzeuge noch weiter zu verbessern, arbeitet ein großer deutscher Hersteller unter anderem an der Reduktion der sogenannten „grauen Energie“, die beispielsweise in der Produktion aufgewendet wird. Mithilfe des von Eaton gelieferten Mess- und Kommunika­tionsmoduls für Leistungsschalter und Lasttrennschalter NZM3-XMC-MB (Bild 2) wird der Energieverbrauch bei einzelnen Produktionsschritten dokumentiert.
Bei der Umstrukturierung des Produktionsprozesses entstand bei dem Hersteller die Idee einer innovativen Energiemessung in der Automobilproduktion: Der Energie­bedarf einzelner Fertigungsschritte soll dokumentiert werden und der SPS im Automatisierungsgerät im direkten Bezug zur gefertigten Stückzahl zur Verfügung ­stehen. Ziel ist das Erkennen von energieinten­siven Ferti­gungsschritten und infolge die Optimierung des Produktionsprozesses. Marktübliche Messsysteme hierfür bestanden bislang aus den Elementen Stromwandler pro Phase, Messgerät mit Display, Verdrahtung des Spannungs­abgriffs mit entsprechenden Leistungsschutzorganen, S0-Schnittstelle und Busschnittstelle. Der Automobilhersteller war jedoch auf der Suche nach einer Lösung, die den Geräte- und Installationsaufwand reduziert und einen unkomplizierten Einbau ermöglicht. Eaton konnte hier mit dem kompakten Mess- und Kommunikations­modul XMC, das die Funktionen Spannungsabgriff, Messwandler und Kommunikation in einem Gerät vereint, über­zeugen.

Innovatives Mess- und Kommunikationsmodul
Mit der Aufteilung der Funktionen Schützen und Messen in getrennten Geräten bleibt die Flexibilität bei der Auswahl des jeweiligen Schutzorgans in Hinblick auf Technologie (elektronisch, thermomagnetisch) und Anbieter erhalten. Das XMC als eigentliches Messsystem stellt alle relevanten „Energieinformationen“ zur Verfügung. So stehen Phasen- sowie N-Leiterströme und Effektivspannungen ebenso bereit wie Wirk-, Blind-, Scheinleistung und -energie oder der Leistungsfaktor cos. Dies schafft die erforderliche Transparenz, um Energieverbrauch sowie Netzqualität zu analysieren, diese in späterer Folge zu optimieren und so Kosten zu senken. Die Werte sind nicht nur vor Ort einsehbar, sondern werden auch über Modbus TCP an den Infrastrukturbereich zur Speicherung in einer SQL-Datenbank weitergegeben.
Zur Installation werden die Hauptstrombahnen durch das Modul geführt und gezielt mit einer Schneid-/Kontaktschraube innerhalb des Geräts durchdrungen – ein komplizierter Verdrahtungaufwand mit dem nötigen Schutzorgan entfällt. Diese unkonventionelle Idee hat letztlich aufgrund ihrer Vorteile auch die Verantwortlichen überzeugt.

Standardisierung als Erfolgsmodell
Auf Wunsch des Automobilkonzerns stellte Eaton einen anschlussfertigen Modulbausatz auf Basis des XMC zusammen. Dieser beinhaltet neben dem Messsystem die komplette Anschlusstechnik. „Da beim MQB-Projekt im Karosseriebau immer eine einheitliche Baugröße für den 630-A-Leistungsschutzschalter verwendet wird, konnten wir dem Messkit das gesamte Zubehör – sogar einschließlich der Kabelschuhe – zuordnen“, erklärt R. Menden. „Der Vorteil für unsere Kunden ist, dass so die gesamte Mess­einheit über einen Artikel spezifiziert und damit die Lieferform standardisiert ist.“
Die Unabhängigkeit des Systems von Bauart und Typ des Schalters ist ein weiterer Teil des Erfolgs: Eine große Anwendungsbreite sowie die Möglichkeit zur Nachrüstung bestehender Installationen ist gegeben. Mit dem Messkit stehen die notwendigen Daten zur Evaluierung des Energieaufwands eines Produktionsprozesses zuverlässig und exakt zur Verfügung. Dies ermöglicht in späterer Folge deren energetische Optimierung. „Damit können wir an einer entscheidenden Stelle den Innovationsprozess in der Automobilproduktion unterstützen“, freut sich R. Menden. (ih)

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Autor: Verena Scheuer arbeitet als freiberufliche Technikjournalistin.