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Bild 1. Rogowski-Spulen kommen im Stromsensor Econ Sens+ zum Einsatz

Energiemanagement: Erst messen, dann sparen

Bild 2. Die Econ App liefert individuell konfigurierbare Berichte und Analysen mit verschiedenen Visualisierungsmöglichkeiten

Bild 3. ABC-Analysen enthüllen sofort die größten Verbraucher

Bild 4. Liniendiagramme über die Zeit geben Aufschluss über den Verlauf der Leistungsaufnahme

Transparenz ist der Schlüssel zur Steigerung der Energieeffizienz. Denn ohne das Wissen, wann und wo wie viel Energie verbraucht wird, sind alle Maßnahmen nicht mehr wert als ein Griff in die Lostüte. Moderne Messsysteme schaffen die Datenbasis für das Energiesparen.

Immer mehr Unternehmen führen ein Energiemanagement ein oder ergreifen Maßnahmen zur Steigerung Ihrer Energieeffizienz. Dabei sehen sie sich mit Fragen konfrontiert wie: Wo ansetzen? Wie hoch sind die Investitionen und wann amortisieren sich diese? Muss gleich ein umfangreiches System installiert werden oder ist ein Ausbau auch schrittweise möglich? Der ideale Einstiegspunkt für das Energiemanagement ist ein Messsystem. Denn viele Unternehmen verfügen nur über eine einzige Messstelle – nämlich die des Energieversorgers – oder über Messstellen mit unterschiedlichen Standards. Das macht die Nachrüstung von Messtechnik unumgänglich. Denn nur so erhalten sie die Übersicht über ihren Verbrauch in einer Genauigkeit, wie sie für wirkungsvolle Maßnahmen notwendig ist.

Messsystem schafft Transparenz
Um ein Messsystem aufzubauen, empfiehlt sich zuerst eine Analyse der bestehenden Messtechnik, um daraus einen Zielzustand für die Energiedatenerfassung zu formulieren. Auf dieser Basis lässt sich ein Systemdesign erstellen, das in eine Hard- und Softwareübersicht mündet. Die Zieldefinition sollte auch einen Kriterienkatalog für die Software-Auswahl enthalten. Bei historisch gewachsenen Infrastrukturen stellen begrenzter Bauraum, mangelhafte Zugänglichkeit sowie vernachlässigte Dokumentation im Rahmen von Umbauten eine große Herausforderung dar. In diesem Fall bieten sich im Strombereich Sensoren mit flexiblen Stromwandlern, wie Rogowski-Spulen, an. Sie kommen zum Beispiel im Stromsensor Econ Sens+ zum Einsatz (Bild 1). Durch seine flexiblen Strom-Messspulen mit Klick-Verschluss lässt er sich unterbrechungsfrei während des laufenden Betriebs auf einer standardisierten Hutschiene anbringen. Der Bauraum-optimierte Sensor erfasst die Wirk- und Blindleistung je Phase, Spannungen und die dazugehörigen Ströme sowie den Leistungsfaktor. Über sein integriertes Webinterface können Nutzer die Messdaten auf einem beliebigen Tablet-PC, auch auf dem Apple iPad, sowie über das Netzwerk an jedem PC aufrufen, analysieren und bei Bedarf speichern. Hierfür braucht auf dem Tablet, bzw. PC, lediglich die IP-Adresse des Econ Sens+ in der Adresszeile des Webbrowsers eingegeben werden. Daraufhin erscheinen die verschiedenen Messwerte wahlweise grafisch oder tabellarisch; die Anzeige aktualisiert sich auf Wunsch regelmäßig. Neben dem Basismodell Econ Sens+ bietet Econ Solutions ein Upgrade mit Funktionen zur Überwachung der Netzqualität nach DIN EN 50160. Der Econ Sens+ Pro ermöglicht Auswertungen und Alarme zu Oberschwingungen, Kurzzeitunterbrechungen und Flickern. Die einfache, schnelle und kostengünstige Datenerfassung und Netzqualitätsüberwachung mit dem Econ Sens+ liefert die Basis für Energieanalysen, auch im Rahmen von Kontrollgängen, oder für die Identifikation der Großverbraucher. So haben Nutzer erste sinnvolle Ansatzpunkte für Energiesparmaßnahmen. Sie gewinnen erste Erkenntnisse über die Zusammensetzung ihres Stromverbrauchs und können Energiesparmaßnahmen definieren und bewerten.

Integration aller Daten
Im nächsten Schritt gilt es, die Messdaten zu sammeln und zusammenzuführen. Hierfür sind in der Regel unterschiedliche Kommunikationsstandards zu integrieren. Diese reichen von einfachen Impulsen, über analoge Signale bis zu M-Bus- oder Feldbussystemen. Zähler, Fühler und Sensoren, die über derartige Standards kommunizieren, können einfach über einen Datenlogger mit entsprechenden Schnittstellen integriert werden, zum Beispiel über den Datenlogger Econ Unit. Er speichert die Daten im Minutentakt und ermöglicht dadurch eine Detailanalyse, die über die Abrechnungsebene des Energieversorgers weit hinausgeht. Bestehende Unternehmenssysteme, wie Prozess- oder Gebäudeleitsysteme, bieten sich eher für eine Softwareseitige Integration an. Der OPC-Standard ermöglicht als herstellerunabhängige Kommunikationsebene die Zusammenführung unterschiedlicher Systeme in ein Energiemanagementsystem. Auch Systeme der Maschinen- und Betriebsdatenerfassung (MDE bzw. BDE) liefern häufig wertvolle Daten für die Energieanalyse. Sie lassen sich auf Datenbankebene per SQL ebenfalls integrieren. Die Nutzung von Software-Konnektoren, wie dem Econ OPC Connect bzw. Econ SQL Connect, sorgt für die bedarfsbezogene Übernahme relevanter Datenpunkte unabhängig vom Hersteller. Alle Daten aus den unterschiedlichen Quellen müssen nun in einer Datenbank aggregiert werden, um sie zum richtigen Zeitpunkt bedarfsbezogen bereitstellen zu können. Ein zentraler Server, der sich vor dem Hintergrund effizienter Nutzung der IT-Ressourcen auch virtualisieren lässt, sorgt für die zentralisierte Datenhaltung. Werden die Analysen, Reports und Berichte dann mittels Browser bereitgestellt, können sie unabhängig vom Arbeitsplatz bzw. PC eingesehen, analysiert und bewertet werden.

Aus Daten werden Informationen
Die Daten alleine sind jedoch wenig nutzbringend. Erst Analysen und Auswertungen zeigen, wo die größten Verbraucher sind, wann der Energieeinsatz am höchsten ist oder welche Korrelationen bestehen. Hierfür liefert die Webanwendung Econ App individuell konfigurierbare Berichte und Analysen mit verschiedensten Visualisierungsmöglichkeiten (Bild 2), zum Beispiel ABC-Analysen, Verbrauchs- und Kostenberichte und Berichte für Leistungs- und Zustandsanalysen. Die Zeitintervalle können Nutzer frei wählen, in interessante Zeiträume kann man sich per Mausklick hineinzoomen. Statische und dynamische Schwellwerte weisen den Nutzer sofort auf einen ungewöhnlich hohen Verbrauch hin. Auch externe Daten, wie Gradtagszahlen, lassen sich in Econ importieren. Möchte der Anwender die Messdaten weiterverarbeiten, kann er sie per Knopfdruck exportieren, zum Beispiel in Microsoft Excel. Als Einstieg bietet sich die Analyse der Großverbraucher an. ABC-Analysen enthüllen sofort die größten Verbraucher, die das größte Einsparpotenzial bieten und deshalb vorrangig betrachtet werden sollten (Bild 3). Sollen Leistungsspitzen gekappt werden, gibt ein Liniendiagramm über die Zeit auf der x-Achse Aufschluss über den Verlauf der Leistungsaufnahme (Bild 4). Steht der Verbrauch im Vordergrund, sind Balkendiagramme hilfreich, bei denen je ein Balken den Verbrauch über ein vorselektiertes Zeitintervall darstellt, zum Beispiel über einen Tag, eine Woche oder einen Monat. X-Y-Plots ermöglichen die Korrelationsanalyse von zwei oder mehr Messwerten, was insbesondere bei temperaturabhängigen Anlagen, wie Heizung und Klimaanlagen, wertvolle Erkenntnisse zu den Betriebszuständen liefert.

Doch nicht jede Analyse ist für alle Verantwortlichen gleich wichtig und zu viel Information ist kontraproduktiv. Interessiert sich die Produktion beispielsweise für Wochenberichte, aus denen der Energieeinsatz pro Produktionseinheit hervorgeht, sind für die Geschäftsleitung Analysen zu den Kosten pro Werk oder Business Unit viel entscheidender. Um alle Verantwortlichen mit den individuell relevanten Auswertungen zu versorgen, enthält die Econ App einen Berichtsmappen-Generator. Mit ihm kann jeder Nutzer die für ihn wichtigen grafischen und tabellarischen Analysen zusammenstellen, die er fortan vollautomatisch in regelmäßigen Intervallen erhält. Zusätzlich kann er die entscheidenden Berichte in sein persönliches Dashboard aufnehmen, das ihm sofort nach dem Log-in eine Schnellübersicht über die wichtigsten Kennzahlen und Größen verschafft. Die Messdatenerfassung und Dokumentation mit Econ ist konform zur DIN EN ISO 50001. Für die Unterstützung von Energiemanagern führt der in der Econ App integrierte ISO-50001-Assistent den Anwender Schritt für Schritt durch alle Norm-relevanten Kapitel. Beispielvorlagen ermöglichen die schnelle und effektive Umsetzung eines normkonformen Energiemanagements. Die Vollständigkeitsprüfung stellt sicher, dass alle Norm- und zertifizierungsrelevanten Umfänge berücksichtigt sind. Der Export der Dokumentation liefert die Grundlage für das von der Norm geforderte Managementhandbuch. Energieleistungskennzahlen (Energie Performance Indicators, EnPI), welche die DIN EN ISO 50001 ebenfalls verlangt, sind mit wenigen Mausklicks erstellt und ausgewertet. So sparen Fertigungsunternehmen nicht nur Energie, sondern kommen auch in den Genuss von Steuererleichterungen.

Aus Informationen werden Einsparungen
Wie aus den Daten Maßnahmen und letztlich Einsparungen werden, zeigt der Einsatz von Econ bei Freudenberg Sealing Technologies. Das Beispiel zeigt außerdem, dass nicht immer zwingend eine Investition erforderlich ist, um Einsparungen zu erzielen. Häufig reichen veränderte Einstellungen an den Anlagen bereits aus. So war die erste Maßnahme bei Freudenberg Sealing Technologies nach Installation des Econ-Systems, die Vorlauftemperatur eines Emerson Kälteaggregats um 2 °C zu erhöhen. Dies temperiert das Kühlwasser für Kunststoffspritzgussmaschinen und verbrauchte häufig auffällig viel Strom. Nachdem klar war, dass eine etwas höhere Vorlauftemperatur möglich war, hat Freudenberg Sealing Technologies die Steuerungsparameter innerhalb weniger Minuten entsprechend geändert. Der Effekt war in den Econ-Analysen sofort sichtbar: Das Aggregat lief kaum noch. Rechnet man die Messergebnisse auf ein Jahr hoch, ergeben sich Einsparungen bei den Stromkosten von 50.000 € jährlich. Hinzu kommen noch geringere Wartungskosten durch längere Intervalle, weniger Instandhaltungsaufwand und eine längere Betriebsdauer der Maschine, weil das Kälteaggregat viel seltener in Betrieb ist. (mh)

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Autor:
Stephan Theis ist Geschäftsführer bei der Econ Solutions GmbH in Karlsruhe-Durlach. info@econ-solutions.de