CPS.Hub Fachgruppentreffen CPS in der Produktionspraxis Peter Mies GmbH, , Heiligenhaus. FIR e. V. an der RWTH Aachen

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1 CPS.Hub Fachgruppentreffen CPS in der Produktionspraxis Peter Mies GmbH, , Heiligenhaus

2 Systemintelligenz Industrielles Energiemanagement als Forschungsfeld am FIR zeichnet sich durch angewandte Forschung für wachsende Systemintelligenz und Interoperabilität aus Polar Universelle Lastmanagement und Energie-Monitoring-lösung Eco2Production Entwicklung und Implementierung eines Energiemonitoring-Konzeptes für die Produktion ecloud (Beantragt) Entwicklung eines plug & play fähigen Energiemanagements für produzierende Unternehmen Smart Watts Vernetzung der Akteure des Energiesystems durch Smart- Grid-Teilnahme privater Haushalte Finesce Einsatz von IKT zur Überwachung und Steuerung der Produktion, basierend auf internen und externen Energiedaten EWIMA (Beantragt) Prototypischer Aufbau von Micro Grid Szenarien durch Einführung eines ganzheitlichen Energiemanagements für industrielle Verbraucher FlAixEnergy Entwicklung einer Plattform zur Integration industrieller Verbraucher als Flexibilitätscluster in ein Smart Grid Interoperabilität Am FIR verschmelzen die Trendthemen Energiewende und Industrie 4.0

3 Ziele des Energiemanagements von produzierenden Unternehmen können durch ein ITgestütztes Energiemanagement erreicht werden Ziele des Energiemanagements 1) Fördermöglichkeiten 2) Energiekosten reduzieren Verbesserung der Außenwahrnehmung Richtlinie für die Förderung von Energiemanagementsystemen Richtlinie für die Förderung von Energieberatungen Nutzen von Fördermöglichkeiten/ Steuerermäßigungen Optimiertes Energie-Contracting reduzieren durch Erhöhung der Steigerung der Nachhaltigkeit Reduktion des CO 2 - Ausstoßes Richtlinie für die Förderung von energieeffizienten und klimaschonenden Produktionsprozessen Richtlinie für Investitionszuschüsse zum Einsatz hocheffizienter Querschnittstechnologien im Mittelstand Energieströme transparent machen Kosteneinsparpotenzielle identifizieren Optimierung der Prozesse Richtlinie für die Förderung von -Netzwerken von Kommunen Richtlinie zur Förderung von Beratungen zum Energiespar-Contracting Zur regelmäßigen Analyse der Energieströme und des s der Produktionsprozesse, sowie die erreichten Verbesserungen ist ein IT-gestütztes Energiemanagement nötig. Auch dies kann über Fördermöglichkeiten mit finanziert werden 1) Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an GEILHAUSEN ) Übersicht zu finden unter 3

4 Zukunftsszenarien sagen grundlegende Änderungen im Strommarkt voraus zusätzliche Herausforderungen an das Energiemanagement prod. Unternehmen entstehen Dezentralisierung der Erzeugung 1) Ein zukünftiger P2P Strommarkt führt zu einer Vielzahl von automatisierten Transaktionen 3) 150, 100, 50, 0, '92 '94 '96 '98 '00 '02 '04 '06 '08 '10 '12 '14 Redispatchmaßnahmen durch ÜNB nehmen zu 2) % ) Stromerzeugung in privat betriebenen Anlagen in Deutschland in den Jahren 1991 bis 2014 (in Terawattstunden), Quelle: STATISTA ) Eingriffshäufigkeit in Stunden, Quelle: BUNDESNETZAGENTUR ) Eigene Darstellung 4

5 Zusätzliche Hebel zur Beeinflussung der Energiekosten müssten vom Energiemanagement produzierender Unternehmen berücksichtigt werden Erweiterte Ziele des Energiemanagements im zukünftigen Energiemarkt Herausforderungen des zukünftigen Energiemanagements Energiekosten reduzieren Erstellung von Verbrauchsprognosen auf Basis des Produktionsplan Erstellung von Prognosen über Eigenerzeugung Nutzen von Fördermöglichkeiten/ Steuerermäßigungen Einsparung durch kurzfristigen Einkauf im P2P- Markt Optimiertes Energie-Contracting Energieströme transparent machen Produktionsplanung unter Berücksichtigung von Energiekosten reduzieren durch Erhöhung der Kosteneinsparpotenzielle identifizieren Optimierte Nutzung der Eigenerzeugung Kosteneinsparung durch Lastverschiebung Optimierung der Prozesse Teilnahme am Regelenergiemarkt Auswertung von externen Wetter und Preisprognosen Erstellung von Empfehlungen für die Produktionsplanung Bereitstellung der Datengrundlage für automatisierte Transaktionen im Energiemarkt (bspw. Auswertung von Bezugspreisen und erreichbaren Vergütungen der Eigenerzeugung am Markt zur Ableitung des zu beziehenden/ verkaufenden Stromanteils) Diese Herausforderungen sind nur durch ein automatisiertes IT-System beherrschbar Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an GEILHAUSEN

6 Produzierende Unternehmen sollten sich von Anfang an die richtigen Fragen zur Ausrichtung ihres IT-gestützten Energiemanagements stellen Wie kann ich ein zukunftssicheres IT-gestütztes Energiemanagement in meinem Unternehmen implementieren? Welche Energiemanagementstrategie verfolgt mein Unternehmen? Welche Energiemanagementfunktionen benötige ich dazu? Welche Anforderungen stellen die Funktionen an meine vorhandene IT-Landschaft? In welcher Reihenfolge setze ich die nötigen Änderungen idealweise um und wieviel kostet das? 6

7 Produzierende Unternehmen benötigen eine klare Energiemanagementstrategie transparent machen Keine automatisierte Datenübertragung F1 Nicht ausreichende Zugriffsrechte 1 3 System 1 erhöhen F2 F3 2 4 Energieflexibilität nutzen F4 5 F5 6 Aktualisierung s-rate zu niedrig Ist-IT-Landschaft im Produktionsplanungsumfeld Energiemanagementstrategie Energiemanagementfunktionen Daten nicht = Datenquelle vorhanden Datenquelle, die für Energiemanagementfunktion benötigte Daten in ausreichendem Detail enthält F = Funktion D Q D Datenquelle, die für Energiemanagementfunktion benötigte Daten nicht (in ausreichendem Detail) enthält Q der Energiemanagementfunktion entspricht der Energiemanagementfunktion nicht entspricht Eine Energiemanagementstrategie setzt die Leiplanken für die zukünftige Entwicklung des Energiemanagements Es werden Ziele für das Energiemanagement definiert Das Energiemanagement wird in den Gesamtkontext des Unternehmens eingeordnet (Abhängigkeiten von Unternehmens- und IT-Strategie werden aufgezeigt) Quelle: Eigene Darstellung 7

8 Aus den Zielen der Energiemanagementstrategie lassen sich die benötigten Energiemanagementfunktionen ableiten transparent machen Keine automatisierte Datenübertragung F1 Nicht ausreichende Zugriffsrechte 1 3 System 1 erhöhen F2 F3 2 4 Energieflexibilität nutzen F4 5 F5 6 Aktualisierung s-rate zu niedrig Ist-IT-Landschaft im Produktionsplanungsumfeld Energiemanagementstrategie Energiemanagementfunktionen Daten nicht = Datenquelle vorhanden Datenquelle, die für Energiemanagementfunktion benötigte Daten in ausreichendem Detail enthält F = Funktion D Q D Datenquelle, die für Energiemanagementfunktion benötigte Daten nicht (in ausreichendem Detail) enthält Q der Energiemanagementfunktion entspricht der Energiemanagementfunktion nicht entspricht Die VDI 4602 schafft einen Überblick über Energiemanagementfunktionen: Statistische Auswertung, Simulation, Berichtswesen, Abrechnung, Portfolio, Datenarchivierung, Leistungsüberwachung, Leistungsermittlung, Leistungsregelung und schaltung, Controlling, Leistungsoptimierung Nötige Funktionen müssen strikt aus den Energiemanagementzielen der Energiemanagementstrategie abgeleitet werden Quelle: Eigene Darstellung 8

9 Aus den Energiemanagementfunktionen lassen sich die Anforderungen an die vorhandene IT-Landschaft ableiten transparent machen Keine automatisierte Datenübertragung F1 Nicht ausreichende Zugriffsrechte 1 3 System 1 erhöhen F2 F3 2 4 Energieflexibilität nutzen F4 5 F5 6 Aktualisierung s-rate zu niedrig Ist-IT-Landschaft im Produktionsplanungsumfeld Energiemanagementstrategie Energiemanagementfunktionen Daten nicht = Datenquelle vorhanden Datenquelle, die für Energiemanagementfunktion benötigte Daten in ausreichendem Detail enthält F = Funktion D Q D Datenquelle, die für Energiemanagementfunktion benötigte Daten nicht (in ausreichendem Detail) enthält Q der Energiemanagementfunktion entspricht der Energiemanagementfunktion nicht entspricht Aus den Energiemanagementfunktionen ergeben sich Anforderungen hinsichtlich des Vorhandenseins bestimmter Daten, der Verfügbarkeit von Daten und technischer Rahmenbedingungen der Datenübertragung Um zu überprüfen ob diese Anforderungen erfüllt werden, muss die vorhandenen IT-Landschaft auf einem ausreichendem Detaillevel moduliert sein Quelle: Eigene Darstellung 9

10 Vermutlich werden nicht alle Anforderungen erfüllt es entsteht ein Anpassungsbedarf in der IT-Landschaft transparent machen F1 Nicht ausreichende Zugriffsrechte F = Funktion 1 3 System 1 = Datenquelle erhöhen F2 F3 2 4 Energieflexibilität nutzen F4 5 F5 6 Keine automatisierte Datenübertragung Aktualisierungsrate zu niedrig Daten nicht vorhanden Ist-IT-Landschaft im Produktionsplanungsumfeld Energiemanagementstrategie Energiemanagementfunktionen Datenquelle, die für Energiemanagementfunktion benötigte Daten in ausreichendem Detail enthält Datenquelle, die für Energiemanagementfunktion benötigte Daten nicht (in ausreichendem Detail) enthält der Energiemanagementfunktion entspricht der Energiemanagementfunktion nicht entspricht Auf Basis einer Analyse der Ist-IT- Landschaft kann bestimmt werden welche der Anforderungen erfüllt werden können und welche aktuell nicht erfüllt werden Gründe für nicht-erfüllte Anforderungen können sowohl in den Datenquellen als auch in den Datenübertragungswegen liegen Quelle: Eigene Darstellung 10

11 Die nötigen Änderungen in der IT-Landschaft müssen analysiert und in einer IT- Entwicklungsroadmap geplant werden Transparenz schaffen Änderungsbedarf planen Kostentransparenz schaffen transparent machen erhöhen Energieflexibilität nutzen Aus dem Abgleich der Anforderungen mit der Ist-Situation der IT-Landschaft lässt sich der konkrete Änderungsbedarf für die IT-Landschaft ableiten F1 F2 F3 F4 Anpassungsbedarf in der IT-Landschaft Der Aufwand der jeweiligen Änderungen wird bestimmt und Abhängigkeiten untereinander werden identifiziert um die Änderungen in eine logische Abfolge zu bringen Der erstellte Änderungsplan stellt die IT-Entwicklungsroadmap dar System 1 IT-Entwicklungsroadmap Mit Hilfe der IT-Entwicklungsroadmap können somit Kosten für die Implementierung transparent gemacht werden Quelle: Eigene Darstellung 11

12 Interesse? Mitglieder für einen projektbegleitenden Ausschuss zur Entwicklung eines Softwaretools, das dieses Vorgehen unterstützt werden noch gesucht! Martin Bleider, M.Sc. Informationsmanagement Telefon: +49 (0) Fax: +49 (0) Mobil: +49 (0)