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Green IT Ferratec führt ein Energie-Monitoring-System ein

| Autor / Redakteur: Timo Rebstock* / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Die Einführung eines Energie-Monitoring-Systems ist komplex. Zur dazu notwendigen Erfassung der Anlagendaten wählte man in dem Kunststoff verarbeitenden Betrieb Ferratec GmbH eine modulare Steuerungs- und I/O-Lösung, die sich durch eine Vielzahl von Schnittstellen und Protokollen für fast alle Datenarten auszeichnet.

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Bild 1: Beim Aufbau eines Energiemanagementsystems verwendete man bei einem Kunststoff verarbeitenden Betrieb die Automatisierungskomponenten eines Blomberger Elektrotechnikherstellers.
Bild 1: Beim Aufbau eines Energiemanagementsystems verwendete man bei einem Kunststoff verarbeitenden Betrieb die Automatisierungskomponenten eines Blomberger Elektrotechnikherstellers.
(Bild: Phoenix Contact)

Die Optimierung des Energieverbrauchs schont nicht nur die Umwelt, sondern verschafft den Unternehmen unter anderem auch Wettbewerbsvorteile. Deshalb hat die Ferratec GmbH ein Energie-Management-System eingeführt, das auf Automatisierungstechnik von „Phoenix Contact“ basiert (siehe: Abbildung 1).

Spätestens seit der Nuklearkatastrophe von Fukushima im März 2011 und dem zweiten Atomausstieg im gleichen Jahr wird die von der Bundesregierung beschlossene Energiewende von einer breiten Öffentlichkeit befürwortet. Sie kann allerdings nur gelingen, wenn neben der Energie-Erzeugung und deren intelligenter Lastflusssteuerung der Energieverbrauch ebenfalls optimiert wird.

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Eine Möglichkeit, wie sich der Energieverbrauch reduzieren respektive die -effizienz steigern lässt, besteht in der Einführung eines Energie-Management-Systems gemäß ISO 50001 oder der Durchführung von Energie-Audits nach DIN EN 16247-1. Die Normen zielen darauf ab, Institutionen bei der transparenten Visualisierung ihrer Verbräuche zu unterstützen sowie diese durch den Aufbau entsprechender Systeme und Prozesse kontinuierlich zu senken respektive zu optimieren.

Durch die Energie-Management-Systeme werden ungenutzte Potenziale erkannt und die über die Jahre merklich angewachsenen Energiekosten ebenso verringert wie der Ausstoß von Treibhausgasen. Ergänzend zur effizienten Nutzung der vorhandenen Ressourcen leisten die Energie-Management-Systemehaftliche Verwendung der eingesetzten Energie verhilft den Unternehmen ferner zu einem nicht zu vernachlässigenden Wettbewerbsvorteil, da sich die Herstellungskosten reduzieren.

Genaue Analyse der Ausgangssituation und Ziele

Aus den genannten und weiteren Gründen hat sich Ferratec zur Realisierung eines Energie-Audits entschlossen. Damit einher geht die Einführung eines Energie-Monitoring-Systems, das sich aus Messtechnik zur Erfassung der größten Verbraucher sowie der notwendigen Auswertesoftware zusammensetzt. Das im Jahr 1989 gegründete Unternehmen ist im Bereich Werkzeug- und Formenbau sowie Kunststofftechnik tätig.

Neben dem Stammwerk im rund 50 km von Frankfurt am Main entfernt gelegenen Hösbach arbeiten die etwa 90 Mitarbeiter im Zweigwerk Schöllkrippen, wo seit 2014 der gesamte Kunststoffbereich untergebracht ist. In der dortigen Spritzerei wird auf modernen Spritzgießautomaten ein breites Produktspektrum gefertigt, das von einfachen Deckeln für die Verpackungsindustrie bis zu Präzisionsteilen für den Maschinenbau reicht (siehe: Abbildung 2).

Vor der Einführung eines Energie-Management-Systems sind zahlreiche Fragen zu beantworten. Zu klären ist beispielsweise, wie, womit und an welchen Stellen im Unternehmen die ersten Maßnahmen angestoßen werden. Wichtig ist auch, zu wissen, welcher Finanzbedarf zu Anfang des Projekts besteht und welchen Umfang das Energiemanagementsystem über die Jahre erreichen wird.

Zudem sollte festgelegt werden, welche Funktionen zur Verfügung stehen, um die gesteckten Ziele zu erfüllen, und wie das Energie-Management-System dabei helfen kann. Zu berücksichtigen ist darüber hinaus, auf welche Weise sich die bestehende Infrastruktur einbinden lässt und inwiefern die Lösung erweitert werden kann. Anwender fragen sich außerdem, ob die Maßnahmen, die sich aus den gewonnenen Erkenntnissen ableiten, automatisch umsetzbar sind.

Gemeinsame Erarbeitung eines Messstellen-Konzepts

Zur Klärung dieser und weiterer Punkte, die in einem aktuell dynamischen Umfeld auftreten, hat Ferratec das Ingenieurbüro für Elektrotechnik und Energiewirtschaft BFT R. Dorn hinzugezogen (siehe: Abbildung 3). Der ebenfalls in Hösbach ansässige Dienstleister wurde mit der Erstellung eines entsprechenden Konzepts sowie der Auswahl eines passenden Systems beauftragt.

Jeder qualitativ hochwertige Ansatz startet mit einer Bestandsaufnahme der örtlichen Gegebenheiten. Dazu gehören mögliche Kommunikationswege sowie vorhandene technische Einrichtungen und deren Leistungsdaten inklusive der verwertbaren Schnittstellen. Ferner muss eine Analyse der genutzten Energiequellen sowie von deren Bezugs- und Kostenstruktur vorgenommen werden (siehe: Abbildung 4).

Auf Basis der erhobenen Daten haben die BFT-Mitarbeiter in einem ersten Projektgespräch gemeinsam mit den Spezialisten von Phoenix Contact ein Konzept erarbeitet. In diesem Entwurf werden die zu Beginn des Projekts definierten Haupteinspeisepunkte in einem Messstellenkonzept zusammengefasst.

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Darin ist unter anderem festgelegt, wie die existierenden Zähleinrichtungen in die Lösung integriert werden können. Zudem gibt es an, wo die elektrische Energie über die jeweilige Messtechnik erfasst und durch Daten-Logger vorverarbeitet, verdichtet und zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt wird.

Modulares I/O-System mit vielfältigen Schnittstellen

Hinsichtlich der zu verwendenden Software fiel die Wahl im ersten Schritt auf ein einfach handhabbares Software-as-a-Service-(SaaS-)Energie-Monitoring-System. Dieses basiert auf einer nach der IT-Sicherheitsnorm ISO 27001 zertifizierten Cloud-Lösung. Für den Ansatz sprechen der kostengünstige Betrieb, die Einsparung des unternehmensinternen Aufwands für den Support von Hard- und Software sowie der einfache Zugriff auf die Daten über jeden Standard-Browser.

Um auch für zukünftige Anforderungen gerüstet zu sein, setzt das Unternehmen BFT zur Datenerfassung das Inline-System von Phoenix Contact ein. Die modulare Steuerungs- und I/O-Lösung zeichnet sich durch eine Vielzahl von Schnittstellen und Protokollen für fast alle Datenarten aus. Daher bietet sich die„Inline“-Produktfamilie für die Vorverarbeitung und anschließende Einbindung der Energiedaten in ein Energie-Management-System an, wo deren Auswertung und Korrelation die Grundlage für weitere Optimierungen schafft.

Neben der Aufnahme der eingesetzten Primärenergie dienen die Inline-Komponenten ebenfalls der Betriebsdaten- (BDE) und Maschinendatenerfassung (MDE). Die auf unterschiedliche Art sowie aus verschiedenen Quellen gesammelten Daten sind für die Bildung aussagekräftiger EnPI (Energy Performance Indicator) und KPI (Key Performance Indicator) unerlässlich.

Die Komponenten des Inline-Systems entsprechen dem aktuellen Stand der Technik, sind langfristig verfügbar und haben eine hohe Störfestigkeit. Sollte ein Fehler auftreten, stellen die Geräte entsprechende Diagnosemöglichkeiten zur Verfügung.

Übersichtliche Darstellung aller relevanten Informationen

So unterschiedlich die jeweiligen Anforderungen an die Vernetzung sein mögen: Die Automatisierungslösung von Phoenix Contact unterstützt zahlreiche Optionen. Bei Ferratec war beispielsweise eine längere Strecke zwischen den Messpunkten zu überbrücken. Gelöst wird dies durch eine Lichtwellenleiterverbindung, die direkt an den Daten-Logger angeschlossen werden kann.

Die DatenLogger erfassen die Messwerte der an den Lokalbus angekoppelten Messgeräte in sehr kurzen Zyklen. Für die meisten Auswertungen reichen höhere Verdichtungsstufen zwischen fünf und 15 Minuten aus, was die auszutauschende und zu verarbeitende Datenmenge reduziert. Mit den kürzeren Zeitabständen bei Ferratec lassen sich jedoch auch schnelle Veränderungen – beispielsweise die während eines Verdichtungszeitraums höchste Lastspitze – aufnehmen und visualisieren, wie aus Abbildung 5 ersichtlich ist.

Als Kern des Energie-Management-Systems fungiert die „Energy Software Suite“ mit ihren Applikationsmodulen. Frei konfigurierbare Dashboards stellen dem Anwender alle relevanten Informationen auf einen Blick dar. Über das Analysemodul können Daten miteinander verglichen und so Erkenntnisse über Einsparpotenziale gewonnen werden.

Darüber hinaus erlaubt das Modul die Bewertung der aus den Ergebnissen abgeleiteten Optimierungsmaßnahmen auf ihre Wirksamkeit. Das Alarmierungsmodul informiert den Anwender schließlich automatisch über Abweichungen von definierten Werten, sodass die Einhaltung der Sollvorgaben nicht permanent manuell überwacht werden muss.

Einfache Anpassung an zukünftige Anforderungen

Mit dem von BFT erstellten Lösungskonzept und der zu dessen Umsetzung ausgewählten Technologieplattform hat Ferratec die im ersten Schritt festgelegten energetischen Ziele erreicht. Die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten des Konzepts sollen sicherstellen, dass selbst zukünftige Anforderungen des sich derzeit dynamisch entwickelnden Energiemarkts stets wirtschaftlich und auf dem Stand der Technik realisiert werden können.

Hinweis:

Das Original des Artikels wurde in der Publikation „Maschinen Markt“ veröffentlicht.

* Timo Rebstock ist Mitarbeiter im Market-Management Energy Efficiency & Building Technology der Phoenix Contact Deutschland GmbH.

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