Erfolge messbar machen im operativen Energiemanagement - Erfahrungen aus dem Gebäudebetrieb

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1 Erfolge messbar machen im operativen Energiemanagement - Erfahrungen aus dem Gebäudebetrieb Bernd Walther / Robert Langermann 29. GLT-Anwendertagung Frankfurt am Main Bank aus Verantwortung

2 KfW Campus am Standort Frankfurt Neubau und Sanierung der Gebäude in den letzten 10 Jahren Westarkade Server Haupthaus Server Neue Leitwarte 2008 Ostarkade Server Nordarkade Server Südarkade Server Senckenberganlage Server 2

3 Prinzipieller Aufbau der Gebäudeautomation Energiemonitoring Server Firewall Fernzugriff BV BV Leitwarte TAC Switch Ostarkade (14 Server) Nordarkade (7 Server) LON LIP LIP 1.OG TCP/IP TCP/IP EG TCP/IP Westarkade (6 Server) Südarkade (2 Server) Haupthaus (6 Server) Senckenberganlage (3 Server) 3

4 Technik in der KfW heute. Natürliche Lüftung Bauteilaktivierung für Heizung und Kühlung Sonnenstands abhängige Jalousiesteuerung Auftriebs- Lüftung Präsenzabhängige Steuerung und Regelung Erdwärmetauscher Tageslichtabhängige Regelung der Beleuchtung Videoüberwachung, Sicherheitstechnik, Zutrittskontrolle Stromtankstellen Freie Kühlung Nahwärmeverbund für Kälte und Wärme Abwärme Nutzung Wärmerückgewinnung Aufzugssteuerung 4

5 Technische Daten der Gebäudeautomation Liegenschaft Frankfurt GA-Server = 40 Stück Controller : 3460 Stück TAC = 1563, Wago = 520, Dali = 274, Warema = 1103 Datenpunkte = Physikalische + Virtuelle Datenpunkte LON-Datenbanken = 27 Prozessbilder (Grafiken) = 6141 Zähler = 747 Zähler gesamt, 492 Zähler auf GA Energiemonitoring = 2614 Datenpunkte 5

6 Anfänge des Energiemonitorings in der KfW Wissenschaftlicher Ansatz : Monitoring-Projekte beim Neubau der Ostarkade mit Unterstützung der Uni Karlsruhe. Die Ostarkade wurde innerhalb des Forschungsprogramms Energieoptimierter Neubau wissenschaftlich untersucht : Monitoring-Projekte bei der Sanierung des Haupthaus mit der Uni Karlsruhe. Das Monitoring des Haupthauses wurde im Rahmen des Programmes Energetische Verbesserung der Bausubstanz wissenschaftlich untersucht : Monitoring-Projekte bei der Sanierung der Nord-/Südarkade mit Unterstützung von der Ingenieurpartnerschaft IP5. 6

7 Datenerfassung über die Gebäudeleittechnik 7

8 Erfahrungen und Erkenntnisse der vergangenen 10 Jahre 1 Viele technische Daten der Gebäude stehen über GA zur Verfügung. 2 Diverse Zähler sind in den verschiedenen Gebäuden schon vorhanden, aber nicht alle Zähler sind auf GA aufgeschaltet, müssen manuell abgelesen werden. 3 Zähler sind teilweise nicht eindeutig gekennzeichnet und zugewiesen. 4 Zeitaufwand zur Auswertung der Menge an Daten ist enorm. 5 6 Durch wiederkehrenden Betreiberwechsel (öffentliches Vergaberecht) war keine kontinuierliche Analyse und Optimierung der Anlagen gegeben. Schwachstelle war die interne Datenauswertung durch externen Betreibergesellschaft bis dahin, aufgrund fehlender Qualifikation, fehlendem Fachwissen. 7 Fehlendes KfW-eigenes Personal für Energiemonitoring und Controlling. 8 Kontrolle des Anlagenbetriebes auf Basis des Energiekonzeptes ist notwendig. 8

9 Wo stehen wir heute im Energiemanagement 1 Organisatorische Neuausrichtung des Technischen Gebäudemanagements (eigene Betriebsführung ab 2012). 2 Stelle des Energiemanagers wurde geschaffen und besetzt. 3 Strukturierter Aufbau des Energiemonitorings intern. 4 Erweiterung von Zählern, Meßstellen mit Focus Energieeffizienz. 5 Energiemanagementsoftware für den gesamten Campus.im Einsatz 9

10 Implementierung des operativen Energiemanagements am Standort Frankfurt Wesentliche Umsetzungsschritte März 2013 heute Vorbereitungsphase Automatisierte Messwerterfassung Energiemanagement Erfassung vorhandener Zähler Technische Daten Verortung Schemata Strukturierung und Auswahl der Datenpunkte Energiemanagementsoftware Definition der Anforderungen Markterkundung Beschaffung Soft- und Hardware Einbindung in das GA-Netzwerk Hard- und Softwareinstallation Testbetrieb Anpassungen Energieverbrauchsanalysen bis zur Anlagenebene Ableitung von Optimierungsmaßnahmen Erfolgskontrolle von Optimierungsmaßnahmen Dokumentation und Visualisierung der Energieflüsse Automatisierte Berichtserstellung 10

11 Vorbereitungsphase Verortung im Grundriss 11

12 Vorbereitungsphase Verortung im Schema 12

13 Vorbereitungsphase Zählerdatenbank 13

14 Vorbereitungsphase Auswahl und Strukturierung der Datenpunkte Ca. 750 Zähler am Standort Frankfurt Ca. 500 Zähler sind auf die GA aufgeschaltet Insgesamt werden ca Datenpunkte von den Zählern bereitgestellt Davon sind ca DP für das Energiemanagement relevant (Verbrauchswerte, Leistungen, etc.) Struktur: Gebäude > Gewerk > Techn. Anlage > Zähler 14

15 Automatisierte Messwerterfassung Einbindung in das GA-Netzwerk Nutzer Energiemonitoring Server Nutzer Nicht automatisierte Datenquellen: Lastgänge Strom und Gas Manuelle Zählerablesungen (Bsp. Mietgebäude) OPC Ostarkade OPC Nordarkade OPC Westarkade OPC OPC OPC Südarkade Haupthaus Senckenberganlage 15

16 Automatisierte Messwerterfassung Anforderungskatalog Energiemanagementsoftware Kompatibilität zur vorhandenen GA-Infrastruktur Erforderliche Anzahl von Datenpunkten kann verwaltet werden Langzeitspeicherung der erfassten Werte ist möglich Zusätzlich ist die Erfassung von Betriebsdaten möglich Beliebige Medien können mit dem System verwaltet werden Es ist möglich "virtuelle Messstellen" anzulegen Berechnungen können zeitaufgelöst durchgeführt werden Es besteht die Möglichkeit Daten manuell zu erfassen Die direkte Anbindung von MS-Excel an die Datenbank ist möglich 16

17 Automatisierte Messwerterfassung Benutzeroberfläche der Energiemanagementsoftware 17

18 Beispiel: Optimierung Kälteerzeugung Energetischer Soll-Ist-Vergleich Ist-Zustand Soll-Zustand (Planung) Kältemaschine NT-Netz Kältemaschinen HT-Netz Freie Kühlung 22% 19% 33% 12% 69% 45% MWh MWh Aufteilung der in 2014 erzeugten Kältemenge für ein Gebäude 18

19 Beispiel: Optimierung Kälteerzeugung Problemanalyse Strategie bisher: Ein bei Außentemperatur < 12 C Aus bei Außentemperatur > 14 C Strategie neu: Ein bei Außentemperatur < 14 C Aus bei Überschreitung des Sollwertes für die Kaltwasservorlauftemperatur zu den Verbrauchern über einen Zeitraum von 10 Minuten 19

20 Beispiel: Optimierung Kälteerzeugung Einsparung Tageslastgang des Strombezugs Vorher Nachher 500 Leistung [kw] Durchschnittlich 50 kw Einsparung :00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 20

21 Ausblick Weiterer Ausbau des Energiemanagements Weitere Detailanalysen auf Anlagenebene Visualisierung der Energieflüsse in den Gebäuden (Sankeydiagramme) Automatisierte Berichtserstellung Festlegung von Verbrauchsgrenzwerten mit entsprechender Alarmierung Rückwirkung aus der Energiemanagementsoftware auf die Gebäudeautomation Beeinflussung Anlagenfahrweise: Lastabwurf, Flexibilisierung und Regelenergie 21

22 22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Für Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung! Bank aus Verantwortung