Energie-Monitoring-System

Einkaufsführer: Energie-Monitoring-Systeme

Was Sie bei der Beschaffung von Energie-Monitoring-Systemen beachten müssen.

Energieflüsse kontinuierlich zu erfassen ist die Brot-und-Butter-Aufgabe für ein Energie-Monitoring-System. Wenn die elektrischen Kenngrößen von Maschinen bekannt sind, kann man dann Energieeinsparpotenziale erkennen und Energiekosten senken.

In einer digitalisierten Welt sind Daten das neue Gold. Ohne sie kann man vergangene Aktivitäten nicht analysieren und somit auch keine daraus resultierenden Verbesserungen anstoßen – und damit neue Geschäftsmöglichkeiten entwickeln. Im Bereich der Energieeffizienz hilft dabei ein Energie-Monitoring-System.

Vorhandene Basis erfassen, Ziele definieren

Vor der Einführung eines Energie-Monitoring-Systems gilt es, einige Fragen zu beantworten. Wichtig ist zu entscheiden, welche Ziele man mit welchen Lösungen erreichen will. Gleichzeitig müssen die existierende Infrastruktur und bestehende Systemen erfasst werden. Darauf lässt sich dann aufbauen und daraus ergibt sich, wie, wo und durch welche Geräte die ersten Daten erfasst werden.

Energie-Monitoring-System

Kosten, Umfang und Funktionen festlegen

Zu klären ist ferner, welcher Finanzbedarf am Anfang des Projekts entsteht sowie welchen Umfang das System im Laufe der Jahre erreichen kann und darf. Darüber hinaus sollte festgelegt werden, welche Funktionen zur Verwirklichung der gesteckten Ziele zur Verfügung stehen. Außerdem sind die weiteren Entwicklungsschritte der Lösung zu definieren, wobei Aspekte wie Langzeitverfügbarkeit und Flexibilität eine wesentliche Rolle spielen.

Erst die Energieströme dokumentieren, dann die Energiemenge reduzieren

Als die Verantwortlichen des Druckhauses Zarbock die Entscheidung zur Einführung einer solchen Lösung trafen, zielten sie im ersten Schritt auf die Dokumentation aller Energieflüsse ab. Aus den erhobenen Daten werden Maßnahmen zur Reduzierung der eingesetzten Energie sowie zur Optimierung bestehender Prozesse erarbeitet. Über die Analysefunktionen des Systems werden dem Druckhaus automatisierte Auswertungen zur Verfügung gestellt. Diese bilden außerdem die Basis um verschiedene Zertifikate aus den Bereichen Umwelt- und Nachhaltigkeits-Management sowie Energie zu erhalten.

Die Verbesserungskonzepte, die sich aus den Energiedaten ableiten lassen, fließen sofort in den jeweiligen Unternehmensbereich ein. Im Druckhaus sind bereits ungenutzte Potenziale identifiziert und entsprechende Maßnahmen eingeleitet worden, sodass sich sowohl die Energiekosten als auch der Ausstoß von Treibhausgasen verringert haben.

Flexibel ausbaubare Lösung fürs Energie-Monitoring

Gemeinsam erarbeiteten die Energie-Spezialisten von Phoenix Contact mit Robertus Häßler, dem technischen Leiter im Druckhaus Zarbock ein Konzept. Nach einer Bestandsaufnahme der örtlichen Gegebenheiten wurde ein passendes System ausgewählt. Wichtig zu berücksichtigen: Die Möglichkeiten von zukünftigen Erweiterungen sowie die Integration neuer Funktionen. Zudem hat das Team potenzielle Kommunikationswege sowie die vorhandenen technischen Einrichtungen und deren Leistungsdaten inklusive der nutzbaren Schnittstellen untersucht.

Lokale Variante mit 100.000 Datenpunkten

Auf der Grundlage der gemeinsam entwickelten Lösung wurden dann die entsprechende Hard- und Software sowie Dienstleistungen zusammengestellt. Softwareseitig favorisierte Robertus Häßler eine lokal installierte Variante, die mit den Anforderungen an die jeweiligen Funktionen sowie an die Anzahl der Messstellen und der zu verarbeitenden Datenpunkte wächst. Das Standardmodell, das bis zu 100 000 Datenpunkte umfasst, lässt sich aufgrund der skalierbaren Architektur fast grenzenlos ausbauen.

Noch nicht automatisierte Messstellen werden vorerst per Handeingabe eingepflegt und zu einem späteren Zeitpunkt automatisiert übertragen. Von Tages-, Monats- oder Jahresberichten bis zu ereignisbasierten Darstellungen können die Zarbock-Mitarbeiter unterschiedliche Reports anfordern, um beispielsweise die Verbräuche den Produktionschargen zuzuordnen. Ein Web-Modul erlaubt das Abrufen von aktuellen und historischen Analysen und Berichten per Browser über ein mobiles Endgerät oder den stationären PC, ohne dass dafür zusätzliche Plug-ins erforderlich sind.

Einstellungen im Energie-Monitoring-System

Damit es ebenso für zukünftige Anforderungen gerüstet ist, setzt das Druckhaus Zarbock das I/O-System Inline zur Datenerfassung ein. Im ersten Schritt wurde das modular standardisierte Datenlogger-Konzept EMlog 4.0 montiert, das sich aus einer Inline-Steuerung und angereihten I/O-Modulen zusammensetzt und durch eine Vielzahl von Schnittstellen und Protokollen für nahezu alle Datenarten auszeichnet. Die Lösung lässt sich über eine Browser-basierte Web-Oberfläche für einfache Erfassungsaufgaben konfigurieren.

Eingestellt werden können die Messgeräte sowie entsprechende Übergabewerte an die zentrale Software. So kann der Anwender bei Bedarf in wenigen Minuten einen Messpunkt hinzufügen. Das Speicher-Intervall ist in Stufen von 24 Stunden bis eine Minute beliebig skalierbar. Kleinere Zyklen lassen sich über die Auswahl des Übertragungswegs realisieren. Treten innerhalb der lokalen Vernetzung Störungen auf, puffert das System die Daten je nach definiertem Intervall zwischen 31 Stunden und 31 Tagen.

Weitere Datenarten erfassen

Einfache Erfassungsfunktionen können zu einem späteren Zeitpunkt um eine aktive Komponente – zum Beispiel ein Spitzen­last-Management – erweitert werden. Daher bietet sich die Inline-Produkt­familie für die Vorverarbeitung und anschließende Einbindung der Energiegeräte in ein Energie-Monitoring-System an, wo deren Auswertung und Korrelation die Grundlage für weitere Optimierungen schafft. Neben der Aufnahme der Energiedaten erfassen die Inline-Komponenten Betriebs- und Maschinendaten, die für die Bildung aussagekräftiger EnPI (Energy Performance Indicator) und KPI (Key Performance Indicator) unerlässlich sind. Sämtliche Inline-Komponenten entsprechen stets dem jeweiligen Stand der Technik. Sie überzeugen ferner durch eine langfristige Verfügbarkeit sowie hohe Störfestigkeit. Sollte es zu einem Fehler kommen, stellen die Geräte umfassende Diagnosemöglichkeiten zur Verfügung. Auf diese Weise lassen sich Störungen schnell detektieren und umgehend beheben.

 

Autoren: Timo Rebstock, Industriemanagement Energy Efficiency & Building Technology, Phoenix Contact Deutschland GmbH, und Kathrin Irmer


Checkliste für den Einkauf von Kompressoren

Verfügbarkeit: Eine hohe Marktpräsenz des Herstellers und Vielzahl von Distributionsstellen verkürzen Wartezeiten und erleichtern die Integration in die Einkaufsstrategie.

Investitionssicherheit: Das System muss mit den Anforderungen wachsen, damit es nicht nach einigen Jahren gegen eine neue Lösung auszutauschen ist.

Erweiterbarkeit: Da unterschiedliche Daten erfasst werden müssen, sollte das System einfach um entsprechende Schnittstellen oder Protokolle erweitert werden können.

Skalierbarkeit: Die Hard- und Software-Architektur muss bei gleichem Komfort und Performance ausbaubar sein.

Langlebigkeit: Die qualitativ hochwertigen Komponenten, die den relevanten Industriestandards entsprechen, sind auf einen 24/7-Betrieb ausgelegt.

Offene Standards: Proprietäre Systeme können zu einer Abhängigkeit vom Hersteller führen, wohingegen offene Standards die notwendige Flexibilität sicherstellen.


Drei Fragen an Robertus Häßler, Druck- und Verlagshaus Zarbock

Warum haben Sie ein Energie-Monitoring-System angeschafft?

Als Druckerei stehen wir in einem sehr dynamischen Wettbewerb innerhalb der Branche. Kosten- und Leistungstransparenz der einzelnen Produktionsschritte spielen dabei eine entscheidende Rolle. Neben den Materialkosten sind die Energiekosten einer der großen Posten der Ausgabenseite. Es war uns vor der Einführung des Monitoring Systems schon klar, wer unsere Hauptverbraucher sind, nur wo versteckt die Kostentreiber sind, waren wir selber überrascht. Gerade das Aufeinandertreffen von mehreren  Pecks der einzelnen Verbraucher erzeugt eine Lastspitze, welche kostenmäßig für das gesamte Jahr ordentlich zu Buche zu schlägt.

Welche Parameter bildeten die Grundlage Ihrer Auswahl?

Für uns waren die Skalierbarkeit, einfache Installation und Bedienung sowie die Flexibilität in der Anwendung die wichtigen Auswahlkriterien. Gerade die Möglichkeit, unterschiedliche Messgrößen (Elektrische Verbraucher, Thermische Kenngrößen, Steuersignale von Maschinen) auszuwerten sowie auch Aktionen in Anlagen steuern zu können, waren die Kriterien für den Einsatz des Systems von Phoenix.

Welche Ergebnisse konnten Sie bis jetzt damit erzielen?

Am Anfang waren wir noch skeptisch über die wirklichen Potenziale des Monitorings. Deshalb erfolgte der Ausbau in einzelnen kleineren Schritten. Angefangen bei den NSHV und NSUV verzweigt sich das Monitoring mittlerweile auf einzelnen Maschinen und Abteilungen. Als eines der ersten und größten AHA-Ergebnisse zeigte sich die Leistungsaufnahme des Unternehmens außerhalb der Arbeitszeiten. Wir konnten viele „kleinere“ Verbraucher identifizieren, welche unnötigerweise die gesamte Zeit in Betrieb sind. Dazu zählen Klimaanlagen, Umwälzpumpen, Lüftungsanlagen und Zusatzaggregate für unsere großen Druckmaschinen. Als Weiteres stellen wir unsere Beleuchtung  innerhalb der Produktion und Verwaltung auf energiesparende LED Beleuchtung um. Dabei wird das gesamte Beleuchtungskonzept unter Berücksichtigung der Anforderungen des Druckgewerbes (Lichtfarbe und Intensität) bedacht.
Unser Ziel ist es, die durch den Produktionsprozess auftretenden Lastspitzen zu minimieren und die Leistungsaufnahme im Ruhebereich zu minimieren.


Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit Phoenix Contact:

Phoenix Contact ist weltweiter Marktführer für Komponenten, Systeme und Lösungen im Bereich der Elektrotechnik, Elektronik und Automation. Das Familien-Unternehmen beschäftigt heute rund 14 500 Mitarbeiter weltweit und hat in 2015 einen Umsatz von 1,91 Mrd Euro erwirtschaftet. Der Stammsitz ist im westfälischen Blomberg. Zur Phoenix Contact-Gruppe gehören zwölf Unternehmen in Deutschland sowie mehr als 50 eigene Vertriebs-Gesellschaften in aller Welt. Die internationale Präsenz wird zusätzlich durch 30 Vertretungen in Europa und Übersee verdichtet.
Mehr unter: www.phoenixcontact.com

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