Energieeffizienz Energieeffizienz rechnet sich – Erst die ganzheitliche Betrachtung aller Prozesse bringt die volle Transparenz

Gerade im internationalen Wettbewerb wird die Produktdifferenzierung stets schwieriger, sodass es immer wichtiger wird, seine Energieeinsparpotenziale konsequent zu nutzen. Ein konzeptioneller Ansatz von Endress+Hauser fördert Energiesparpotenziale zu Tage und hilft bei der Umsetzung.

Anbieter zum Thema

Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG

Veolia Water Technologies Deutschland GmbH

Weidmüller GTI Software GmbH

Endress+Hauser verfügt über eines der umfangreichsten Produktportfolios im Bereich der industriellen Messtechnik für Dampf, Druckluft, Wärme, Kälte, Erdgas und Öl. Bereits seit über 50 Jahren erfasst das Unternehmen die Energieströme seiner Kunden. Mittels Registriergeräten und Datenloggern werden diese Messwerte weiter verarbeitet und visualisiert.

Eine Energiemonitoring-Software kann diese Werte transparent darstellen und analysieren. Mit der Firma Systemplan rundet Endress+Hauser nun sein Leistungsangebot ab und kann diese Anforderungen mit noch schlüssigeren Konzepten lösen (siehe auch Kasten). Dabei ist Energieeffizienz keine einmalige Maßnahme, welche die Energiekosten dauerhaft senkt, sondern ein andauernder Prozess, der in mehreren Etappen erreicht und nachhaltig erhalten werden soll. Endress+Hauser hat hierfür einen vielfach bewährten Prozess entwickelt, der aus fünf Schritten besteht:

• 1. Energieeffizienzanalyse

• 2. Optimierung

• 3. Zustandserfassung

• 4. Zustandserhaltung

• 5. Optimierung der Ablaufprozesse

Energieeffizienzanalyse

Für eine effektive Kostensenkung ist der Gesamtüberblick über den Energieeinsatz entscheidend: Kostenfallen, die der Anwender nicht kennt, kann er auch nicht vermeiden! Bei der strukturierten Energieeffizienzanalyse werden Basiswerte ermittelt. Im Wesentlichen geht es um Energiebedarf, Wärmeerzeugung, Stromnetz, Beleuchtung, Druckluft, Lüftung/Klima, Technische Gase und steuerliche Entlastungsmöglichkeiten. Im Erläuterungsbericht bewerten die Berater herstellerunabhängig sämtliche Energiethemen und stellen diese strukturiert dar. Bei dieser Analyse werden auf Basis der zu erwartenden Amortisationszeiten Schwerpunkte gesetzt, welche priorisiert bearbeitet werden sollten.

Im Durchschnitt betrachtet man im Rahmen der Energieeffizienzanalyse sieben Energiethemen. Die zwei Themen mit der schnellsten Armortisationszeit werden im Rahmen einer Potenzialanalyse intensiv auf konkrete Einsparpotenziale analysiert, in den meisten Fällen sind das die Themen Druckluft und Kälte. Bei der Betrachtung wird das System auf Basis eines herstellerunabhängigen Planers, ganzheitlich, von der Erzeugung bis hin zur Verteilung unter technischen als auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten betrachtet. Im Gegensatz zu vielen Energieberatern, die nach der Analyse die Realisierung dem Anlagenbetreiber überlassen, übernimmt Endress+Hauser die Realisierung als Generalunternehmer und erbringt den Nachweis, dass die analysierten Einsparpotenziale auch erbracht werden. Auf dem Weg zur Realisierung wird eine Detailanalysen und ein Soll-Konzept erarbeitet.

Neben den wirtschaftlichen Einspareffekten, durch Anlagenmodernisierung und technischer Optimierung, sind auch Tipps zu möglichen Steuerentlastungen ein wichtiger Teil der Beratungsleistung. So können sich seit November nun viele Unternehmen gemäß der DIN EN 16001 zertifizieren lassen, damit die Umlage ab 2013 rückerstattet wird. Endress+Hauser führt ein Audit durch, um den aktuellen Stand zur Zertifizierung zu bewerten und Schwachstellen zu beheben, erstellt Arbeits- und Verfahrensanweisungen sowie priorisierte Maßnahmenlisten mit Amortisationsrechnungen und begleitet auch die Zertifizierung.

Die Erfahrung zeigt, dass die Energieeffizienzanalysen dem Thema Druckluft eine besonders hohe Priorität zuweisen. Enormes Einsparpotenzial liegt dabei in der Lokalisierung und Beseitigung von Druckluftleckagen. Undichte Leitungen beeinträchtigen zum einen die Funktion und Sicherheit einer Anlage und kosten zum anderen Geld und Energie. Das Know-how unserer Servicetechniker über Druckluftarmaturen (Schnellkupplungen, Filter, Pneumatikzylinder, Druckreglern, Absperrschiebern und Abblasventilen) sichern bei der Leckagenbeseitigung die größtmöglichen Standzeiten ab.

Energy Site Survey

Wer Energiekosten senken will, muss zunächst wissen, wo die Energie hinfließt. Der Energy Site Survey bringt die geforderte Transparenz, indem eine Energiemessstellen-Landkarte erstellt wird. Als wesentliche Kriterien bestimmen der Preis und die Messgenauigkeit die Entscheidung, ob eine Messung installiert werden soll oder nicht. Für die Auslegung einer Energiemessstelle sind viele Einflüsse zu berücksichtigen. Um allerdings zuverlässige und langzeitstabile Messwerte im Energiecontrolling zu erfassen, spielen die Einlaufstrecke, Dynamik des Messbereiches, Strömungsverhältnisse, Temperatur und Dichte eine elementare Rolle für die Messgenauigkeit unter Prozessbedingungen. Die Energiemesswerte bilden die Basis für Investitionsentscheidungen zur Anlagenmodernisierung. Die Experten nehmen gemeinsam, mit den technischen Verantwortlichen, den energetischen Stand mit der Betrachtung auf die Instrumentierung auf.

Im Rahmen des Site Surveys wird ebenfalls die vorhandene Systemarchitektur aufgenommen, sodass auf Basis der vorhandenen Steuerungen, Registriergeräte und Datenwandlern ein schlankes Automatisierungskonzept erstellt werden kann. Auch die vorhandenen Systeme wie z.B. das Produktionsleitsystem, Betriebsdatenerfassung und Infrastrukturen von Netzwerken werden auf Schnittstellen geprüft. Nach der Bestandsaufnahme vor Ort, erfolgt die detaillierte Aufbereitung, Beschreibung und Auslegung der relevanten Energiemessstellen und die Entwicklung eines maßgeschneiderten Automatisierungskonzeptes für die Energiedatenerfassung und Übertragung.

Langfristige Investitionen

Da ein Energiedatenerfassungssystem eine langfristige Investition ist, sollte der Kunde auf die wirtschaftliche Stärke des Zulieferers achten und technische Abhängigkeiten vermeiden. Das geschieht am besten durch standardisierte Kommunikationstechnik sowie einheitliche Baumaße gepaart mit überzeugender Funktionalität. Die technische Einbindung bestehender Betriebsdatenerfassungssystemen sowie die mittelfristige Implementierung von ERP-Systemen wie beispielsweise SAP sollte stets systemoffen erfolgen. Eine zentrale Anforderung der Anwender ist der Wunsch innerhalb der Vollkostenrechnung, die verbrauchten Energiemengen auch einem Produkt zuordnen.

Dazu ist es wichtig, dass eine bereits vorhandene Betriebsdatenerfassung die Produkte/Mengen jeder Kostenstelle in ein Energiedatenerfassungssystem einbinden kann. Es sollte ein Übertragungskonzept gewählt werden, das Datensicherheit und -durchgängigkeit sicherstellt. Mit dem System lassen sich die Zusammenhänge des Energieverbrauchs und der Anlagenfahrweise besser erkennen. In der Visualisierung lassen sich neben den Hauptanlagen auch Ventilstände, Alarmierungen, Schalt- und Rohrleitungspläne darstellen. Ein weiterer Vorteil der Verbindung Betriebsdatenerfassungssystem/Energiedatenerfassungssystem: Geschäftsführer, Controller, Produktionsleiter oder Instandhaltungsleiter können individuelle Kennzahlen und Berichte erstellen lassen und so Trends oder sprunghafte Veränderungen frühzeitig identifizieren.

Abhängig von der messtechnischen Erfassung lässt sich jeder Schritt in der Wertschöpfungskette energetisch darstellen und die Energiekosten pro Wertschöpfungsschritt bestimmen. Durch die nun vorliegende Kostentransparenz können die Produktionskosten im Wettbewerb zu Marktbegleitern oder im Austausch mit anderen Unternehmensstandorten verglichen werden. Die Einfachheit der Bedienung eines Energiedatenerfassungssystems entscheidet langfristig, ob die Mitarbeiter das System nutzen oder eher meiden. Wenn Anpassungen an die Energieinfrastruktur durch eigene Mitarbeiter vollzogen werden können, erhöht dies in der Regel die Akzeptanz des Systems bei den Mitarbeitern und vermeidet teure Servicekosten.

Die Auflösung und Abfragerate der Messwerte sind applikationsabhängig. Bei manchen, sehr schnellen Prozessen, werden Messwerte auf Sekundenbasis (oder höher) erfasst bis hin zu kontinuierlichen Prozessen bei denen Viertelstundenwerte einen ausreichenden Informationsgehalt liefern. Je höher die Datendichte ist, desto detaillierter sind die Analysemöglichkeiten. Eine hohe Auflösung bringt jedoch nicht gleichzeitig eine größere Einsparung.

Eines der wichtigsten Kriterien eines Energiedatenerfassungssystems ist die Funktionalität des automatisierten Berichtswesens, damit Berichte individuell konfiguriert und automatisch versendet werden können. In den Berichten müssen neben Kostenstellen, Zählerstände, Verbräuche, Durchflussraten und spezifische Kennzahlen zu beliebigen und variablen Zeiträumen darstellbar sein. Auch sollte es möglich sein, einmal konfigurierte Berichte für fest eingestellte Zeitabschnitte automatisch zu versenden (täglich, wöchentlich, monatlich). Zusätzliche Informationen bietet das Benchmarking des Energieeinsatzes in Relation zu den Gradtagzahlen bzw. relativen Feuchte, aber auch in Abhängigkeit zu Produktionskapazitäten und Anlagenauslastung.

Projektmanagement

Da die Installation der Zähler und der Verkabelung eines Energiedatenerfassungssystems ein umfangreicher Prozess ist, muss häufig bei der Installation unterstützt werden. Da viele Schnittstellen ebensoviele Fehlerquellen beeinhalten, ist es ideal, wenn der Zulieferer die gesamte Installation selbst ausführt und ein „schlüsselfertiges“ System übergibt. Um eine elementare Fehlerquelle zu vermeiden, sollte die Auslegung der Messwerterfassung der physikalischen Messgrößen auf Basis der Herstellerangaben erfolgen.

Im Anschluss müssen die Signale in Form von Impulsen, 4…20 mA, Profibus, Foundation Fieldbus, Modbus, potenzialfreien Kontakten oder weiteren Kommunikationsstandards unterbrechungsfrei übertragen werden. Bestehende Steuerungen, Registriergeräte, Betriebsdatenerfassungssysteme, Datenbanken müssen mittels vorhandener Datendienste wie OPC-Servern in die Architektur der Energiedatenerfassung eingebunden werden. Abschließend erfolgt die Installation und Konfiguration der Software, Adaptierung an die Prozesse des Unternehmens, die Einweisung des Personals und die Gesamtdokumentation des Projektes.

Zustandserhaltung

Zum Thema Kalibrierung beschreibt die DIN EN 16001 im Anhang A5.1, dass die Organisation, die Überwachung und Messung aller wesentlichen Energieverbräuche und Energiefaktoren einplanen sollte. Diese Pläne sollten u.a. Folgendes beschreiben:

(a) wie wesentliche Energieverbräuche und Energiefaktoren gemessen und aufgezeichnet werden;

(b) den Umfang der Überwachung, einschließlich der Messintervalle; Kalibrierung und Instandhaltung der Messeinrichtungen.

Als erster Anbieter in der DACH-Region kann Endress+Hauser die Akkreditierung nach ISO/IEC 17025 vorweisen. Vor allem kleine und mittelständische Unternehmen können sich damit ein eigenes Prüflabor und zudem die Auditierung des Kalibrierdienstleisters sparen. Die geprüfte und definierte Messunsicherheit der SCS-Kalibrierungen von 0,3 Prozent hilft Qualitätsstandards zu sichern, den Aufwand für Audits zu minimieren und die Anlagenverfügbarkeit zu optimieren.

Das komplette Equipment und alle Kalibrierergebnisse sind lückenlos auf nationale und internationale Standards rückführbar. Die abgesicherte Messunsicherheitsangabe der Vor-Ort-Kalibrierung erlaubt eine einfache Berechnung der Gesamtabweichung sowie eine klare und eindeutige Qualitätsaussage zum Prozess. Der hohe Ausbildungstand des Personals gewährleistet vertrauenswürdige Kalibrierresultate. Alle Mitarbeiter der Kalibrierteams sind speziell ausgebildet und besitzen das jeweils nötige Branchen-Know-how.

Die Experten sorgen für einen reibungslosen Ablauf der Kalibrierungen. Die Fachkompetenz der Kalibriertechniker in der Auswertung der Kalibrierresultate und der Erstellung der Zertifikate ist absolut professionell. Das Arbeiten mit global einheitlichen Verfahrensanweisungen für alle Kalibrierparameter stellt (Kalibrier-) Qualitätsstandards global und unabhängig vom Faktor Mensch sicher. Somit entfällt auch der interne Prüfaufwand der eigenen Ausrüstung. Und: Durch die Akkreditierung erübrigt sich die Auditierung des Kalibrierdienstleisters, was sich ebenfalls im Geldbeutel bemerkbar macht. Eine Akkreditierung ist immer auch ein Synonym für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess.

Anlagen müssen stabil und zuverlässig laufen. Dafür braucht es nur drei Dinge: Sie müssen zweckmäßig geplant, technisch gut ausgerüstet und ordentlich instand gehalten werden. Wissen ist deshalb ein entscheidender Faktor, um Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.

Den Lebenszyklus im Blick

Das W@M Life Cycle Management von Endress+Hauser liefert stets aktuelle und vollständige Informationen über Ihre Anlage. Vollständiges Wissen über die technische Ausrüstung der Anlage ermöglicht eine optimierte Wartungsplanung. In der Praxis zeigt sich, dass für jede Anlage umfangreiche Dokumentationen erstellt werden müssen. Pro Anlage werden oft weit über 100 Komponenten von unterschiedlichen Herstellern eingesetzt, die dokumentiert werden. Das entspricht mehreren Ordnern. Hinzu kommt die elektronische Dokumentation auf CD bzw. DVD – natürlich in der Sprache des Landes, in dem die Anlage zum Einsatz kommt.

Dabei ist es nicht immer einfach, alle Dokumente der Lieferanten zeitnah und in der benötigten Qualität zu bekommen. Oft sind diese nur als Papier bei den Gerätelieferungen beigelegt, dann muss zeitaufwändig im Internet gesucht oder sogar eingescannt werden. Leider haben die meisten Hersteller keine Datenbanken für Dokumente, vor allem nicht für Materialprüfzeugnisse und CE-Bescheinigungen. Ein notwendiges Übel, denn wegzudenken ist die Anlagendokumentation nicht. Die gesetzlichen Vorgaben z.B. aus der Maschinenrichtlinie sind diesbezüglich eindeutig.

Am liebsten wäre es den meisten Dokumentationsverantwortlichen, wenn sich alle Dokumente auf die Seriennummer der Komponente beziehen. Genau diesen Ansatz verfolgt Endress+Hauser bereits seit über zehn Jahren. Für alle gefertigten Geräte wird in einer zentralen Datenbank ein elektronischer Stammdatensatz erstellt. Dieser enthält neben den technischen Merkmalen wie Bestellcode, Seriennummer, Messstellenkennzeichnung und Produktionsdatum auch kommerzielle Informationen (Bestell- und Auftragsnummern) sowie die zum Gerät gehörige Dokumentation in elektronischer Form. Jedes Dokument steht im PDF-Format für den Download per Mausklick zur Verfügung. Weitere Informationen rund um ein Gerät sind Ersatzteillisten, die Anzeige der Produktverfügbarkeit sowie ein lückenloser Lebenslauf als Logbuch.

Ausblick

Das Thema Energieffizienz hat durch die Debatte um Klimaschutz und Energiewende eine ganz neue Brisanz bekommen. Das neue Angebot von Endress+Hauser hilft Kunden, Prozesse zu optimieren und Maßnahmen zur Energieeinsparung umzusetzen.

* Der Autor ist Marketingmanager Energiemanagement, Endress+Hauser, Weil am Rhein.

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