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Effizienter Einstieg in das Energiemanagement

Bild 1. Die Simatic Energy Suite ist eine Option im Engineering-Framework TIA Portal und ermöglicht es, Maschinen ohne großen Aufwand mit einem Energiemanagementsystem auszurüsten

Bild 1. Die Simatic Energy Suite ist eine Option im Engineering-Framework TIA Portal und ermöglicht es, Maschinen ohne großen Aufwand mit einem Energiemanagementsystem auszurüsten

Bild 2. Mit der Lösung Simatic Energy Management können Unternehmen von einer integrierten und skalierbaren Lösung für alle Energie- und Produktionsdaten – von der Feldebene bis hin zum unternehmensweiten Energie-Controlling – profitieren

Bild 2. Mit der Lösung Simatic Energy Management können Unternehmen von einer integrierten und skalierbaren Lösung für alle Energie- und Produktionsdaten – von der Feldebene bis hin zum unternehmensweiten Energie-Controlling – profitieren

Bild 3. Der Simatic Energy Manager Pro fasst die Energiedaten in aussagekräftigen Kennzahlen, wie Energie-Nutzungsgrad, Energie-Leistungsgrad oder Energie-Qualitätsrate, zusammen, sodass die Effizienz einer Maschine oder auch einer gesamten Produktion einfach bewertet und überwacht werden kann

Bild 3. Der Simatic Energy Manager Pro fasst die Energiedaten in aussagekräftigen Kennzahlen, wie Energie-Nutzungsgrad, Energie-Leistungsgrad oder Energie-Qualitätsrate, zusammen, sodass die Effizienz einer Maschine oder auch einer gesamten Produktion einfach bewertet und überwacht werden kann

Bild 4. Durch die Integration der Energy Suite in TIA Portal lassen sich die Funktionen für das Energiemanagement effizient implementieren

Bild 4. Durch die Integration der Energy Suite in TIA Portal lassen sich die Funktionen für das Energiemanagement effizient implementieren

Bild 5. Die Energiedaten der Maschinenkomponenten lassen sich einfach in die Projektierung einbinden und auf einem HMI- oder Scada-System visualisieren

Bild 5. Die Energiedaten der Maschinenkomponenten lassen sich einfach in die Projektierung einbinden und auf einem HMI- oder Scada-System visualisieren

Energieeffizienz in der Industrie ist kein neues Thema: Bereits 2011 befasste sich eine vom deutschen Umweltbundesamt geförderte Studie [1] mit dem Energieverbrauch in Industrie und Gewerbe. Sie kam zu dem Schluss, dass insbesondere bei elektrischen Antrieben und den von ihnen angetriebenen Aggregaten ein großes Stromeinsparpotenzial steckt. Doch trotz der Einsparmöglichkeiten und öffentlichen Förderprogramme haben viele Unternehmen Hemmungen, das Thema Energieeffizienz gezielt und strukturiert anzugehen. Mit einer integrierten und skalierbaren Lösung von der Maschinen- bis zur Managementebene will Siemens deshalb jetzt den Einstieg in ein effizientes Energiemanagement erleichtern.

Gründe, den Energieverbrauch in der Produktion zu optimieren, gibt es viele: steigende Energiekosten, immer strengere gesetzliche Vorgaben, wachsendes Umweltbewusstsein bei Verbrauchern und Anlegern sind einige. Diesen stehen Bedenken gegenüber, ob sich die dafür nötigen Investi­tionen tatsächlich lohnen. Wie groß sind die Einsparmöglichkeiten in meinem Unternehmen? Welche Investitionen sind notwendig? Welche Voraussetzungen müssen Maschinen und Anlagen mitbringen, damit Einsparpotenziale identifiziert und geeignete Maßnahmen umgesetzt werden können? Das sind Fragen, die sich viele Unternehmen stellen. Aus Angst vor der Komplexität der Antworten gehen sie diesen jedoch häufig nicht weiter auf den Grund. Dabei lassen sich oft schon mit vergleichsweise einfachen Mitteln erhebliche Potenziale aufdecken. So konnte der Betreiber einer Textilproduktion beispielsweise durch die Implementierung ­eines Energiemanagementsystems einfache Maßnahmen identifizieren, um die Energieeffizienz zu steigern: Einsparungen beim Ruhestrom und die Beseitigung von Leckagen im Druckluftsystem sorgten dafür, dass sich das System in weniger als einem Jahr amortisierte. Zudem hat das Unternehmen jetzt eine solide Datenbasis für weitere Effizienzmaßnahmen, die sich in niedrigeren Produktionskosten niederschlagen.

Integrierte Datenbasis für Energieeffizienz
Damit ein Unternehmen die Energieeffizienz jedoch entsprechend detailliert und umfassend analysieren und ­bewerten kann, müssen die dafür notwendigen Daten erfasst und entsprechend aufbereitet werden. Dabei spielen zunehmend automatische Systeme auf Maschinen­ebene eine Rolle, da mit ihnen die Produktivitätsdaten, wie Auslastung, Stückzahl und Betriebszustand, gemeinsam mit den Energieverbrauchsdaten protokolliert werden können. So lassen sich zum einen unmittelbar während der Produktion Energiekennzahlen, zum Beispiel der Energieverbrauch pro Stück, darstellen. Damit werden nicht nur die Mitarbeiter in der Produktion für das Thema sensibilisiert, sondern auch Trends frühzeitig sichtbar gemacht: Steigt der Energieverbrauch pro Stück im Vergleich zur vorhergehenden Zeitperiode an, kann dies ein Zeichen für beginnenden Verschleiß oder andere Probleme in der Fertigung sein.
Für die Erfassung und Vorverarbeitung der Energie- und Produktionsdaten in der Maschine musste bislang häufig ein zweites System zusätzlich zur Automatisierung implementiert werden. Mit Simatic Energy Management (Bild 2) stellt Siemens jetzt eine Gesamtlösung für das Energie-Controlling vor, die sowohl auf Managementebene als auch in der Maschine einfach und aufwandsarm implementierbar ist.
Ein Kernstück bildet die Simatic Energy Suite als Op­tion im Engineering-Framework TIA Portal (Bild 1 und 4). Sie verknüpft das Energiemanagement mit der Automatisierung, wodurch der Initialaufwand für die Erstellung eines Energiemanagements auf Maschinenebene sinkt. Messstellen lassen sich im gleichen Engineering-Tool wie die Automatisierung konfigurieren. Für die energiemessenden Geräte aus den Siemens-Produktfamilien Simatic, Sentron, Simocode und Sinamics steht ergänzend die Energy Support Library zur Verfügung. Dies ist eine Baustein­bibliothek mit Gerätetreibern, welche die Energiedaten aus den Geräten auslesen. Die Generierung des Energieprogramms für die Simatic S7-1500 erfolgt nach der Konfiguration der Messstellen automatisch.
Über die Schnittstellen der Simatic S7-1500 können ­zudem eine Vielzahl weiterer Messgeräte und Bussysteme angeschlossen werden, wenn zum Beispiel neben den Maschinendaten auch Informationen der Gebäudetechnik in das maschinennahe Energiemanagement integriert werden sollen. Auch die Visualisierung der Energiedaten lässt sich im TIA Portal einfach realisieren – sowohl ­direkt an der Maschine mit Simatic HMI Panels oder übergreifend für Linien, Standorte oder auch das gesamte Unternehmen mit Simatic WinCC Runtime Professional.
Dank der durchgängigen Anbindung an Simatic Energy Manager Pro (Bild 3) oder an den Service Energy Analytics lassen sich die erfassten Energiedaten nahtlos zu einem standortübergreifenden und DIN-EN-ISO-50001-zertifizierten Energiemanagementsystem erweitern. Die skalierbare Energiemanagementlösung Simatic Energy Manager Pro kann dabei nicht nur die Energiedaten aus der Simatic Energy Suite, Simatic WinCC, Simatic PCS 7, Simatic PLCs sowie direkt aus Messgeräten erfassen, sondern auch von anderen Quellen wie Datenbanken oder Prozesswerte aus Simatic-Steuerungen übernehmen. Dank dieser Anbindung an die Automatisierung lassen sich im Energy Manager Pro Energie- und Produktionsdaten zu Kennzahlen verknüpfen und im Detail auswerten.
Zusätzlich stellt das System Funktionen für das Energieeffizienz-Controlling, die Kostenstellenabrechnung, die Optimierung des Energiebezugs sowie eine unternehmensweite Energieanalyse zur Verfügung. Im Web Dashboard oder über das Berichtswesen werden dem Anwender Kennzahlen übersichtlich dargestellt, sodass er direkt Handlungsempfehlungen ableiten kann.

Integrierte Lösung schafft Mehrwerte
Mit diesem integrierten und skalierbaren Energie­management lässt sich eine umfassende Lösung für die Überwachung und ­Optimierung des Energieverbrauchs in der Produktion ­realisieren. So können Unternehmen einerseits ihre Produktionskosten senken und den Energieverbrauch optimieren. Auf der anderen Seite können sie einen verantwortungsbewussten und nachhaltigen Umgang mit Ressourcen und Energie nachweisen, einen Beitrag zum Klimaschutz leisten und nicht zuletzt auch die Anforderungen des Gesetzgebers erfüllen. Daraus ergeben sich je nach Land zusätzliche An­reize: Neben steuerlichen Vorteilen, wie sie in Deutschland für die Einführung eines DIN-EN-ISO-50001-konformen Energiemanagements gelten, zählen besondere Vergünstigungen beim Energiebezug. Im Zuge des Strommarkt 2.0 können Unternehmen zukünftig den Strom­bezug flexibler gestalten, wobei ein Energiemanagementsystem weitere Vorteile ­erschließen hilft.
Je nach Branche kann das Einsparpotenzial dabei recht groß sein. So spart ein Glashersteller dank eines inte­grierten Energiemanagements durch Spitzenausgleich und Einsparungen bei der EEG-Umlage jährlich einen zweistelligen Millionenbetrag. Auch der Betreiber eines Industrieparks konnte seine jährlichen Betriebskosten um rund 400 000 € senken. Neben den unmittelbaren Kosten­vorteilen, durch die sich das Energiemanagementsystem häufig direkt rentiert, ergeben sich weitere Vorteile: ­Investitionen lassen sich energetisch bewerten, Effizienz­maßnahmen anhand aktueller Produktionsdaten planen und umsetzen sowie Maschinen und Anlagen ohne Einbußen bei der Produktion energieeffizient betreiben. Zudem lässt sich das Simatic Energy Management auch leicht in bestehenden Anlagen nachrüsten. So konnte ein Holzverarbeiter mit nur wenigen Stunden Aufwand ­eine komplette Lösung für die Energiedatenerfassung und -visualisierung realisieren und profitiert jetzt von mehr Transparenz und einer direkt in die Automatisierung integrierten, bedarfsorientierten Auswertung der Energiedaten.

Zukunftssichere Lösung für den Energiemarkt von morgen
Mit Simatic Energy Management profitieren Anlagenbetreiber von einer einfachen Möglichkeit, ein TÜV-geprüftes Energiedatenerfassungssystem gemäß DIN EN ISO 50001 zu implementieren und damit Maßnahmen zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung umsetzen zu können. Darüber hinaus können Maschinen- und Anlagenbauer mit der Simatic Energy Suite die Erfassung von Energiedaten einfach in der Automatisierung projektieren, Energieflüsse auf Maschinenebene sichtbar machen und ihre Maschinen für die Einbindung in ein unternehmensweites Energiemanagement vorbereiten. Intelligente Tools für die automatische Programmgenerierung und HMI-Erstellung sorgen dafür, dass sich das Energiemanagement so einfach wie jede andere Maschinenoption projektieren und kosten­günstig anbieten lässt. Dabei ist die Lösung skalierbar – von der Erfassung über die Produktionsebene bis zum Management und gegebenenfalls mit einer Anbindung an cloudbasierte Services. Als Teil der Automatisierungsplattform von Siemens wird das System kontinuierlich weiterentwickelt. Somit profitieren Anwender und Maschinenhersteller nicht nur von geringeren Kosten, sondern auch von ­einer hohen Investitionssicherheit. (ih)

Literatur
[1] Studie: Energiesparen in Industrie und Gewerbe. Umweltbundesamt: www.umweltbundesamt.de

Christoph Bauer ist als Technical Consultant in der Siemens-Division Digital Factory tätig. c.bauer@siemens.com

Christoph Bauer ist als Technical Consultant in der Siemens-Division Digital Factory tätig. c.bauer@siemens.com

Selma Silvestre ist als Communication Manager in der Siemens-Division Digital Factory tätig. selma.silvestre@ siemens.com

Selma Silvestre ist als Communication Manager in der Siemens-Division Digital Factory tätig. selma.silvestre@ siemens.com