Verbrauchsanalysen anhand von Smart Meter Daten. Nico Reinhold FfE GmbH

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1 Verbrauchsanalysen anhand von Smart Meter Daten Nico Reinhold FfE GmbH Wissen schafft Praxis

2 Die Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh Hintergrund Unabhängige Institution, die sich mit den aktuellen Fragestellungen der Energiewirtschaft & -technik befasst Mittels Dienstleistungen im Bereich der Datenerhebung, Potenzial- und Maßnahmenentwicklung wird der Fokus auf praxisrelevante Ergebnisse gelegt Entwicklung FfE e.v. Gründung 1949 in Karlsruhe Umzug nach München in 1969 Mutter der FfE GmbH seit 2001 Gründung 2001 als enwikon Seit 2008 als FfE GmbH 10 Mitarbeiter im operativen Bereich Leitmotiv: Wissen schafft Praxis Eckdaten FfE GmbH 2 Umsetzung Industrielles Energiemanagement Energieeffizienz-Netzwerke Regionales Energiemanagement Energie- und Klimaschutzkonzepte System- und Marktanalysen z.b. Wert von Flexibilität Dienstleistungs- und Produktinnovation z.b. im Bereich Elektromobilität, Smart-Meter Analysen

3 Tätigkeitsbereiche Industrielles Energiemanagement Lernende Energieeffizienz-Netzwerke Umsetzungsorientiertes Energieaudit und Energiemanagementsystem nach ISO Schulungen / Coaching Hilfestellung zum Energierecht Technologiespezifische Beratung Industrielle Flexibilitäten Energieberatung Mittelstand 3

4 Welche Erkenntnisse? Welche Auflösung?? ¼ h Intervall Messung Zeitliche Auflösung! 4

5 Messungen? Messkonzept vorhanden? Abbildung von Gesamtlastgang Unterverteilungen Einzelnen Verbrauchern / Anlagen Verbrauchsgruppen (z.b. einzelne QST)! 5

6 Daten? Datenreihen verfügbar? Aktuelle Zählerstände / Verbräuche Historische Verbräuche Relevante Bezugsgrößen! 6

7 Legende: Leistung in kw Auswertungen Mögliche Darstellungsformen Leistung in kw Leistungsaufnahme Kältemaschinen Leistung KM1 Leistung KM Liniendiagramm Tortendiagramm Streudiagramm Transport Beleuchtung Lüftung Druckluft Elektro Klimakälte Prozesskälte Raumwärme Prozesswärme Energieträgerwechsel Sonstige Verbraucher Gesamteinsparung Gesamtverbrauch Stunde des Tages Woche des Jahres % % 5 40% % % % Minimum: Maximum: Balken- und Säulendiagramm Carpetplot bzw. Rasterdiagramm Sankeydiagramm bzw. Wikipedia (gemeinfrei) 7

8 Spezifischer Energieverbrauch Effizienz des Energieeinsatzes im zeitlichen Verlauf, z.b. für die Herstellung eines Produktes Vergleich mit Referenzverbrauch (z.b. Gebäude) Benchmark (Standorte, Produktionsanlagen etc.) Zielwertbestimmung Nutzbar für ISO / Energieaudit nach DIN EN Jahre, Monate, Wochen, Tage, Spezifischer Verbrauch je Energieträger / aller Energieträger Voraussetzung: Korrelation zwischen Bezugsgröße und Energieeinsatz 8

9 Jahreslastgang Erste Analyse des Verbrauches im jahreszeitlichen Profil Identifikation der Grundlast im jahreszeitlichen Verlauf Analyse der Spitzenlasten (in welchen Monaten?) Grundlage für detaillierte Lastganganalysen (Monate / Wochen / Tage) Standardgrafik für Energieverantwortlichen (ggf. wöchentliche / monatliche Kontrolle von Auffälligkeiten) Darstellung nutzbar für alle Energieträger, deren Daten hochaufgelöst vorliegen Üblicherweise ein Jahr in 15 min- (Strom) bzw. 1 h- (Erdgas, Fernwärme) Intervallen Leistung in kw 9

10 Geordnete Jahresdauerlinie Analyse von Höhe und zugehöriger Dauer des Leistungsbezuges, z.b. Betriebszeiten einzelner Produktionsbereiche Analyse der Dauer von Jahresspitzen Spitzenlastmanagement Nutzung z.b. für Auslegung von BHKW (Grundlast Strom / Wärme) Darstellung nutzbar für alle Energieträger, deren Daten hochaufgelöst vorliegen Stunden eines Jahres im 15 min- (Strom) bzw. 1 h- (Erdgas, Fernwärme) Intervall Leistung in kw, absteigend sortiert 10

11 Geordnete Jahresdauerlinie Zoom auf Spitzenlasten Identifikation von Spitzenlasten und zugehöriger Dauer Ggf. Verringerung von Lastspitzen zur Reduzierung des Leistungspreises (Strom) Ggf. nutzbar für Prüfung individueller Netznutzungsentgelte Darstellung nutzbar für alle Energieträger, deren Daten hochaufgelöst vorliegen Stunden eines Jahres im 15 min- (Strom) bzw. 1 h- (Erdgas, Fernwärme) Intervall Leistung in kw, absteigend sortiert 11

12 Monatslastgang Veränderung des Lastprofils über die Wochen Identifikation von Auffälligkeiten, z.b. Lastprofil in betriebsfreien Wochen Vergleich der Grundlast an den Wochenenden / an Feiertagen Vergleich einzelner Monate Darstellung nutzbar für alle Energieträger, deren Daten hochaufgelöst vorliegen Stunden eines Monats im 15 min- (Strom) bzw. 1 h- (Erdgas, Fernwärme) Intervall Leistung in kw 12

13 Wochenlastgang Vergleich der Lastprofile der einzelnen Tage Identifikation von Auffälligkeiten, z.b. tägliche Leistungsspitzen nach Pausen Vergleich Grundlast Werktage / Wochenende Darstellung nutzbar für alle Energieträger, deren Daten hochaufgelöst vorliegen Stunden einer Woche im 15 min- (Strom) bzw. 1 h- (Erdgas, Fernwärme) Intervall Leistung in kw 13

14 Tageslastgang Verlauf des Leistungsbezugs im Tagesprofil Identifikation von Auffälligkeiten, z.b. Zu- und Abschaltung der Außenbeleuchtung zu bestimmten Tageszeiten, Leistungsspitzen nach Pausenzeiten etc. Vergleich Sommer-/ Wintertag Vergleich Werk-/Feiertag Darstellung nutzbar für alle Energieträger, deren Daten hochaufgelöst vorliegen Stunden eines Tages im 15 min- (Strom) bzw. 1 h- (Erdgas, Fernwärme) Intervall Leistung in kw 14

15 Überschreitung eines Grenzwertes - monatliche Verteilung Erkennen von Leistungsspitzen Saisonale Abhängigkeiten, wie z.b. erhöhte Raumklimatisierung im Sommer oder elektrisches Heizen im Winter Erkenntnisse nutzbar z.b. für Spitzenlastmanagement Darstellung nutzbar für alle Energieträger, deren Daten hochaufgelöst vorliegen Monate eines Jahres Anzahl der Überschreitungen eines definierten Grenzwerts (Häufigkeitsverteilung) 15

16 Überschreitung eines Grenzwertes - tageszeitliche Verteilung Erkennen von Leistungsspitzen Tageszeitliche Abhängigkeiten, z.b. Mittagsspitze Identifikation einzelner Verursacher der Spitzen (in Kombination mit Analyse d. Tageslastgangs) Erkenntnisse nutzbar z.b. für Spitzenlastmanagement Darstellung nutzbar für alle Energieträger, deren Daten hochaufgelöst vorliegen Stunden eines Tages Anzahl der Überschreitungen eines definierten Grenzwerts (Häufigkeitsverteilung) 16

17 Monatliche Verteilung des Energieverbrauches Energieverbräuche im monatlichen Verlauf Erkenntnis z.b. des saisonalen Verlaufes bei Brennstoffen Identifikation / Abschätzung von Raum- / Prozesswärmeanteilen Erkennen v. Ineffizienzen (z.b. sommerliche WW- Bereitung durch Kessel) Darstellung nutzbar für alle Energieträger Monate eines Jahres Energieverbrauch des Energieträgers in MWh/Monat oder kwh/monat Anwendung auch für andere Bereiche möglich (z.b. Wasserverbrauch) 17

18 Verteilung des Energieverbrauches auf Technologiebereiche Aufteilung des Energieverbrauches aller / einzelner Energieträger auf Technologien / Anwendungsarten / Indiz für mögliche Potenziale in einzelnen Bereichen Bewusstseinsbildung (in welchem Bereich wird wie viel verbraucht?) den Verbrauchsaufteilung sollte Energieverantwortlichem bekannt sein Z.B. Anteil am Gesamtverbrauch einer Produktionsanlage Anteil der Technologiebereiche / Anwendungsarten am Endenergie-, Strom- bzw. Gasverbrauch Diagrammdarstellung Prozentualer Energieverbrauch in % Absoluter Energieverbrauch in MWh Mögliche Einheiten 18

19 Einsparpotenziale nach Technologiebereichen Darstellung des absoluten Energiebedarfs und der Einsparpotenziale nach Technologiebereich / Anwendungsart Hilfreich für Priorisierung von Maßnahmen Sinnvoll, wenn neben Verbrauchswerten auch Einsparpotenziale dargestellt werden Anteil der Technologiebereiche / Anwendungsarten am Endenergie-, Strombzw. Gasverbrauch in MWh/a oder % Jeweilige Einsparung in MWh/a oder % Auch für prozesstechnische Anlagen nutzbar Technologiebereich bzw. Nutzungsart, auch nach Energieträger noch differenzierbar 19

20 Streudiagramm Korrelationen erkennen Darstellung des (spez.) Verbrauchs oder der (spez.) Leistung in Abhängigkeit einer Bezugsgröße Z.B. Visualisierung der Witterungsabhängigkeit des Erdgasverbrauchs Identifikation von evtl. Einflussgrößen (Korrelation) Ggf. hilfreich für Maßnahmenbewertung Auch für Prozesse geeignet Nutzung im Rahmen von Maßnahmenbewertungen Für Detailanalysen Außentemperatur in C oder alternative Bezugsgröße, wie z.b. Stückzahl, Tonnage, etc. Leistung in kw Spezifische Leistung in kw/bezugsgröße Verbrauch in kwh Spezifischer Energieverbrauch in kwh/bezugsgröße 20

21 Carpetplot Verbrauchsmuster erkennen Darstellung des Leistungsabrufes über einen def. Zeitraum, z.b. geeignet für Lastgänge Definition und farbliche Zuordnung von Leistungsbereichen, z.b. hoch = rot bis niedrig = grün Erkennen von Hochlastzeiten Saisonale Verläufe Tageszeitliche Verläufe Sehr gute Alternative / zusätzliche Möglichkeit zur Visualisierung von Jahreslastgängen Erkennen von langfristigen Verläufen / Veränderungen Tage bzw. Wochen des Jahres Stunden bzw. ¼ Stunden des Tages 21

22 Sankey-Diagramm Energieeinsatz und verwendung auf einen Blick Darstellung von Energie- und Stoffströmen (anteilig oder absolut) im gesamten Unternehmen oder für verschiedene Bereiche, z.b. Kälteerzeugung oder Produktion Schneller Überblick über Einsatz und Nutzen (und Verluste) in Systemen und Prozessen Intuitive Darstellung Software zur Erstellung meist kostenpflichtig (nicht in MS Excel möglich) Energieträger in % oder MWh/Zeiteinheit Links / Input Technologiebereiche und Nutzungsarten in % oder MWh/Zeiteinheit Rechts / Output 22 Bildquellen: Wikipedia (gemeinfrei)

23 Hochauflösende Lastprofile Beispiel: Drucklufterzeugung Rückschlüsse auf die Fahrweise einzelner Kompressoren mit Berücksichtigung des Druckniveaus und der Liefermenge bzw. der Abnahme Identifikation von Ineffizienzen Steuerungstechnische Optimierung Falls übergeordnete DL-Steuerung vorhanden, sehr nützlich auch im Rahmen der Auslegung neuer Kompressoren Ein Tag in 15 min-intervallen, beliebig wählbare Darstellung/Zoom von einer Stunde bis zu maximal einer Woche Rechte Achse: Liefermenge in m³/min Linke Achse: Vorhandene Kompressoren Unteres Diagramm: Druckniveau in bar 23

24 Reinhold, Nico Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh Am Blütenanger München Wissen schafft Praxis