Smart Energy & Power Quality Solutions. Applikationsbericht: AN1025/V01. Energiemonitoring für Fördertechnik und Logistik

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1 Smart Energy & Power Quality Solutions Applikationsbericht: AN1025/V01

2 Janitza electronics Ethernet-Ebene (TCP/IP) Server SQL Database Client 1 bis... Mobile Webserver Netzanalyse-Software ProData UMG 512 UMG 508 UMG 96RM-E UMG 604 UMG 605 Feldbus-Ebene (z. B. Modbus RTU) UMG 20CM ProData UMG 104 UMG 96RM UMG 103 Analog- / Status- / Impulseingangsebene Wasserzähler Statusmeldung Gaszähler Alarmleuchte Temperaturmessung UMG 508 / UMG 604 = Janitza Netzanalysator UMG 512 / UMG 605 = Janitza Spannungsqualitätsanalysator UMG 96RM / UMG 96RM-E / UMG 103 / UMG 104 = Janitza Multifunktionsmessgeräte für die Energiemesstechnik UMG 20CM = Janitza Differenzstrom- (RCM) und Energiedatenerfassung

3 Mo Di Mi Do RCM Tarife 256 MB Autor Dipl.-Phys. Martin Witzsch Freier Journalist im Auftrag der Janitza electronics GmbH Wie soll man Energie sparen, wenn man in die großen Abläufe nur schlecht eingreifen kann? Antwort: In dem man sich die Details genau ansieht. Die Hermes Fulfilment GmbH etabliert hierfür in ihren Versandzentren gerade ein Energiemonitoring- und Energiemanagementsystem mit dem Hard- und Softwarepaket von Janitza. Die Betriebstechnik profitiert davon auch in anderen Bereichen, wie der vorausschauenden Instandhaltung oder dem Brandschutz. Die Hermes Fulfilment GmbH ist ein Unternehmen der Otto Group und erbringt umfangreiche Dienstleistungen für den Distanzhandel. Dank seiner Handelserfahrung managt das Unternehmen die gesamte Prozesskette und bietet ein Leistungsspektrum an, das den Aufbau und das Management von Webshops, das Debitorenmanagement, Finanzservices und Customer Care ebenso umfasst wie das Warehousing, die Kommissionierung, die Distribution und das Retourenmanagement. Das größte der vier Hermes Fulfilment-Logistikzentren (eines der größten Europas) befindet sich in Haldensleben bei Magdeburg. Rund Mitarbeiter sorgen dafür, dass pro Tag durchschnittlich Sendungen das Versandzentrum verlassen. Bis zu 200 Millionen Artikel pro Jahr können dort abgewickelt werden. Klimaschutz als Unternehmensziel Der Vorstand des Unternehmenseigners Otto Group hat eine Klimaschutzstrategie verabschiedet, die alle wesentlichen Töchter der Gruppe zur Reduzierung der transport-, mobilitäts- und standortbezogenen CO 2 - Emissionen um 50 Prozent bis 2020 (Vergleichsjahr GJ 2006/2007) verpflichtet. Bei jeder Unternehmenstochter kümmert sich ein eigenes Projektteam um die notwendigen Maßnahmen, da sich die unterschiedlichen Strukturen der Unternehmen nicht durch ein standardisiertes Muster abbilden lassen. Für die vier Hermes Fulfilment-Standorte gibt es seit 2009 ein Projektteam von Energieverantwortlichen, 3

4 Der erste Schritt musste deshalb eine umfassende Ist- Erfassung sein. Hermes Fulfilment bedient sich hierzu der Janitza-Produktpalette. Vor allem das UMG 96RM ist in großen Stückzahlen im Einsatz. Es ist als kompaktes Universalmessgerät vorwiegend für den Einsatz in Niederspannungs- und Mittelspannungsverteilungsanlagen konzipiert. Es kann zahlreiche Energiedaten und Lastprofile erfassen, wie man sie für Energiemanagementsysteme (ISO 50001), zur Fehleranalyse oder zum Überwachen der Netzqualität benötigt. Ferner sind an bestimmten Standorten einige Netzanalysatoren UMG 508 und Universalmessgeräte UMG 103 verbaut. Auch erste, vielversprechende Tests mit dem UMG 96RM-E zur Differenzstrommessung (RCM) laufen seit geraumer Zeit. Bild 1: Die Stromversorgung für die automatisierten Fahrgassen (rechts im Bild). Der Energiebedarf einzelner Verbrauchergruppen wird getrennt erfasst. dessen Leitung bei der Betriebstechnik angesiedelt ist. Teammitglied am Standort Haldensleben ist Clemens Klein. Er beschreibt seine Position wie folgt: Der Vorteil der Betriebstechnik ist, dass wir sehr dicht dran sind. Im Rahmen einer Instandhaltung bei ohnehin fälligen Austauschmaßnahmen können wir gleich energiesparende Teile einsetzen. Allerdings benötigen wir hierzu genaue Verbrauchsdaten. Damit weist er auf einen Aspekt hin, der alle Energiesparmaßnahmen betrifft: Die klassische Verbrauchsdatenerfassung an einem zentralen Punkt, wie sie lange Zeit üblich war, reicht für ein detailliertes Energiemonitoring nicht aus. Um die Wirksamkeit von Sparmaßnahmen zu belegen, muss man den Energiebedarf einzelnen Verbrauchergruppen zuordnen können (Bild 1). Clemens Klein erläutert die Entscheidung für Janitza: Wir haben Geräte unterschiedlicher Hersteller getestet, die alle eine hohe Messgenauigkeit und Gesamtqualität boten. Eine Herausforderung waren jedoch die Schnittstellen. Manche Hersteller bieten nur virtuelle serielle Schnittstellen. Solange man nur wenige Geräte einsetzt, ist das kein Problem, aber bei der zu erwartenden Anzahl war dies keine Lösung. Janitza-Geräte lassen sich dagegen dank ihrer Netzwerkschnittstelle einfach in vorhandene Datennetze einbinden. Somit mussten nur ausgewählte analoge und digitale Geräte gegen Modelle mit Netzwerkschnittstelle ausgetauscht werden (Bild 2). Sicher unterwegs in fremden Netzen Hermes Fulfilment erfasst die Daten der Geräte über die Software GridVis von Janitza. GridVis sendet die Daten in eine SQL-Datenbank, für die Hermes Fulfilment Der erste Schritt: Wissen, was passiert Das Versandzentrum in Haldensleben ging 1994 in Betrieb und wurde bereits dreimal erweitert. Entsprechend vielfältig und weitverzweigt sind Gebäude und Anlagen. Natürlich ist eine Gebäudeleittechnik (GLT) vorhanden, die auch eine Verbrauchsdatenerfassung zulässt. Allerdings lieferten diese keine Lastgänge, sondern nur relativ grob gerasterte Zählerwerte. Außerdem sind kaum offene Schnittstellen zu anderen Anwendungen vorhanden. Berichte im csv-format lassen sich nur mit einer zusätzlichen, kostspieligen Software generieren. Bild 2: Dank Netzwerkanschluss lässt sich das UMG 96RM-E problemlos in die Infrastruktur integrieren. 4

5 einen OPC-Server von Janitza nutzt. Dort stehen sie externen Anwendungen wie dem Energiemanagement zur Verfügung, das Hermes Fulfilment für die Weiterverarbeitung nutzt. In Haldensleben werden so die Energieverbräuche aller vier Standorte ausgewertet. Dies sind neben Strom auch Wasser, Gas und Druckluft. Selbst Dampf, der in Hamburg für Reinigungszwecke benötigt wird, lässt sich so direkt erfassen. Ein Impulszähler der Anlage ist hierfür mit einem UMG 96RM verbunden, das die Daten wiederum per Modbus weiterleitet. Verborgene Sparpotenziale erkennen Durch die fein aufgegliederte Erfassung können nun einzelne Bereiche wie Wareneingang oder Kommissionierung einen Energiebericht, unterteilt in die verschiedenen, wesentlichen Verbrauchsgruppen, Bild 4: Die Trafostation von Hermes Fulfilment Förderanlagen brauchen viel Energie (Bilder 3 und 4): In den Versandzentren wird an bis zu sechs Tagen in der Woche gearbeitet. Und selbst im ausgeschalteten Zustand beträgt der Energiebedarf rund 20% von dem des laufenden Betriebs. Der Grund liegt in der Verfügbarkeit, die bedingungslos gegeben sein muss. Es muss ausgeschlossen sein, dass die Anlage steht, weil nach dem Einschalten eine Steuerung ihre Teilnehmer im Netz nicht mehr erkennt und neu initialisiert werden muss. Solche Fehler können beim Wiedereinschalten auftreten. Deshalb bleiben wesentliche Verbrauchsgruppen eingeschaltet. Auch bestimmte Druckluftanwendungen dürfen nicht einfach abgeschaltet werden. Unerwarteter Zusatznutzen Bild 3: Janitza UMG 508 überwachen die Einspeisung. erhalten. Damit lassen sich nicht nur besonders energieintensive Anlagenteile sehr genau einkreisen. Man hat so auch ein Instrument an der Hand, um zu messen, ob eine Maßnahme tatsächlich den gewünschten Einspareffekt hat. Auf diese Weise sollte in Ohrdruf die Beleuchtung der Regalgassen mit einer Steuerung durch Bewegungssensoren nachgerüstet werden. Bereits zuvor installierte man entsprechende Messgeräte und konnte dementsprechend die Einsparung genau dokumentieren eine wertvolle Entscheidungshilfe für andere Standorte, die ähnliche Maßnahmen erwägen. Ursprünglich wollte man bei Hermes Fulfilment im Wesentlichen Verbrauchsstände und Lastgänge erfassen. Inzwischen nutzt die Betriebstechnik immer mehr die Optionen, etwa wöchentlich aktualisierte Netzqualitätsreporte, die die Bereichs- und Instandhaltungsleiter online abrufen können. Mögliche Störungen durch Frequenzumrichter, die hohe Spannung von rund 240 V oder die Spannungseinbrüche von gut 10 V, die ein großer Sorter beim Anlaufen verursacht derartige zeitweilig und unregelmäßig auftretende Ereignisse lassen sich nun gut einkreisen und dokumentieren. Somit entsteht die Möglichkeit, auch rückwirkend Ursachen von Problemen herauszufinden. Auch bei Ersatz und Erweiterungen sind die Reporte sinnvoll. Manche Anlagen-Lieferanten fordern eine Netzqualitätsanalyse, wenn sie Garantien abgeben sollen. Die Betriebstechnik ist nun nicht mehr auf die (kostenpflichtigen) Dienste des EVU angewiesen. Eine weitere Anwendung sind Betriebszeitenoptimie- 5

6 Bild 5: Eine dezentrale Verteilung beim Sorter. rungen. Das kann ein Sorter sein, der erst eine halbe Stunde nach Schichtbeginn anlaufen muss (Bild 5). Ebenso kann aufgezeigt werden, wo es sich lohnt, ein Gerät oder die Beleuchtung während der Mittagspause abzuschalten. Eine allgemeine Aufforderung zum Energiesparen ist in der Praxis auch mit gutem Willen nicht leicht umzusetzen. Energiemonitoring jedoch macht transparent, wie viel CO 2 ein ganz bestimmter Sorter erzeugt, der eine halbe Stunde leer läuft. Wird dieser Wert anschließend in eine griffige Form gebracht, zum Beispiel in den Gegenwert gefahrener Kilometer, kann das die kleine Extramotivation sein, die den Unterschied zwischen Verständnis und Handeln ausmacht. Zukünftig sollen sogar Monitore in den Hallen jederzeit über den Energieverbrauch informieren. Weitere Vorteile durch RCM Naheliegenderweise kommt mit dem Energiemonitoring auch die Differenzstrommessung RCM, wie sie zum Beispiel das UMG 96RM-E von Janitza bietet. Der Mehraufwand ist nicht mehr hoch, der Zusatznutzen durchaus. So macht eine RCM-Überwachung die aufwändige Isolationsprüfung gemäß BGV A3 (Berufsgenossenschaftliche Vorschriften; Durchführungsanweisungen zur Unfallverhütungsvorschrift Elektrische Anlagen und Betriebsmittel) unter bestimmten Voraussetzungen überflüssig. Bei den Laufzeiten der Anlagen ist eine Abschaltung kaum zu realisieren. Den hohen Brandschutzanforderungen kommt RCM ebenfalls entgegen. Die Gefahr eines Schmorbrandes durch schleichende Isolationsfehler lässt sich mit der Überwachung frühzeitig erkennen und verhindern. Auch weniger dramatische Fehler wie der nahende Ausfall etwa eines Frequenzumrichters lassen sich mit RCM rechtzeitig feststellen. Diese vorausschauende Instandhaltung schützt wirksam vor ungeplanten Anlagenstillständen. Zum Jahresende wird Hermes Fulfilment über ein umfassendes Energiemanagementsystem verfügen und damit dem gesteckten Klimaschutzziel einen großen Schritt näher kommen. ((Bildquelle)) Janitza electronics GmbH und Hermes Fulfilment GmbH 6

7 Firmenporträt Janitza electronics GmbH Janitza electronics GmbH ist ein deutsches Unternehmen und seit 50 Jahren tätig auf dem Gebiet der Herstellung von Systemen für effizienten Stromeinsatz, Energiemessung und Kosteneinsparung. Als weltweit bekannter Hersteller von Netzüberwachungs- und Energiemanagementgeräten, digitalen Einbaumessgeräten, Blindleistungsreglern und Kompensationsanlagen steht das Unternehmen für höchste Qualitätsstandards und Innovationen. Produkte werden nach neuesten Erkenntnissen mit modernster Produktionstechnologie hergestellt. Qualitätsmanagement ist bei Janitza eine kontinuierliche, unternehmerische Führungsaufgabe (z. B. ISO 50001). Ein umfassendes Know-how, eine kompetente Beratung und Konzepterstellung bis hin zur Inbetriebnahme maßgeschneiderter Lösungen erfüllen die Wünsche und Anforderungen der Kunden. Pressekontakt: Janitza electronics GmbH Frau Stefanie Hollingshaus Managerin Marketingkommunikation Vor dem Polstück Lahnau Germany Tel: Fax: Web: Wichtige Mitteilung Janitza electronics GmbH bietet eine Sammlung von Applikationsberichten mit fundiertem Know-how zu den Themenblöcken Power Quality Monitoring (PQM), Power Management (PM) und Power Quality Solutions (PQS) an. Ferner werden Fallstudien und Referenzprojekte behandelt. Diese Applikationsberichte sind dazu gedacht, unsere weltweiten Distributoren und Vertretungen, ebenso wie eigene Vertriebsleute zu schulen und das nötige Basiswissen zu vermitteln. Andererseits sollen sie dazu dienen, sich wiederholende Fragen schnell zu beantworten und neue Trends fachlich fundiert zu übermitteln. Jede einzelne Ausgabe behandelt ein in sich geschlossenes Applikationsthema, eine spezifische Lösung oder ein technisches Thema von allgemeinem Interesse. Es ist die Absicht das breite Applikations-Know-how der Firma Janitza electronics GmbH und seiner Experten, welches weltweit über einen langjährigen Zeitraum mit Partnern aus den Bereichen PQM, PM und PQS aufgebaut wurde, zu teilen. Einige Teile dieser Veröffentlichung mögen Aussagen zur Anwendung, Verwendung oder Verwendbarkeit in bestimmten Anwendungsbereichen oder Applikationen treffen. Diese Aussagen beruhen auf unseren Erfahrungen, typischen Nutzungen und typischen Anforderungen im Zusammenhang mit spezifischen Anwendungen. Es obliegt jedoch dem Kunden oder dem Anwender zu überprüfen, ob ein Produkt der Firma Janitza electronics GmbH mit seinen Spezifikationen und spezifizierten Standards für den jeweiligen Gebrauch einsetzbar ist. Dieser Applikationsbericht kann durch uns ohne weitere Informationen abgeändert und auf den aktuellsten Stand gebracht werden. Sie erkennen dies an der Dokumentnummer auf der Rückseite. Unsere Produkte werden detailliert in unseren Katalogen und Bertriebsanleitungen spezifiziert. 7

8 Smart Energy & Power Quality Solutions Janitza electronics GmbH Vor dem Polstück 1 D Lahnau Germany Tel.: Fax: Dokument-Nr.: Stand 04/2015 Technische Änderungen vorbehalten.

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