THE POWER OF DELIVERY Ressourceneffizienz und technische Innovationen Christoph Hahn-Woernle Geschäftsführender Gesellschafter viastore systems GmbH, Stuttgart
Logistiksystem viastore ist einer der international führenden Systemanbieter von schlüsselfertigen automatischen Intralogistikanlagen, von Warehouse-Management-Systemen, SAP-Logistik-Lösungen, Materialfluss- und Prozesssteuerungen sowie Regalbediengeräten.
Die Forschungsgemeinschaft Intralogistik im VDMA setzt sich mit dem Thema Ressourceneffizienz intensiv auseinender
Lifecycle-Kosten Investition 20 % Demontage Recycling 10 % Betrieb 30 % Betrieb 30 % Modernisierung 10 %
THE POWER OF DELIVERY Since 2007: Energieeffizienz im Lager: Mehr als Stromspar-Antriebe
Energiemanagement: Energieeffizienz systematisch steigern Datenauswertung Verbrauch und Ausstoß (Kennzahlenbildung)
Welche Verbraucher gibt es? Regalbediengerät Fördertechnik Stapler IT Hardware Versand-Lkw Gebäudetechnik Antrieb, Regelung, Sensorik
Ansätze zur Energieeinsparung bei konstanten Verbrauchern: Hardware tauschen Intelligentes Ein-/Ausschalten bei dynamischen Verbrauchern: RBG Leichtbau Kopplung von Heben/Senken und Fahren Energieausgleich Rückspeisung Antriebe als Generatoren (gilt auch für Fördertechnik!) Adaption der Anlagendynamik (Leistung) an den aktuellen Bedarf Wegereduzierung Softwarelösung Reduzierung der Fahrwege für Regalbediengeräte z.b. durch intelligente Warenlegung im Lager Fahrwegoptimierung für Stapler kürzeste Route finden Optimierung des Füllgrads von Versand-Kartons: Keine Luft transportieren!
THE POWER OF DELIVERY Energiemessung
Fest installierte Energiemessgeräte Beispiel: Energiemessgeräte als fester Bestandteil von viastore-installationen Leistungs- und Energiemessgerät Es werden die drei Spannungen und die Ströme über Stromwandler gemessen. Das Messgerät berechnet über den Leistungsfaktor die Wirkleistung und integriert daraus den elektrischen Energiebedarf.
Kontinuierliche Energiemessung mit Datenspeicherung Transparenz im Energieverbrauch: Die Daten der Leistung und Energiemessung aller Zuleitungen werden in der Datenbank gespeichert und stehen dem Power Management von viad@t zur Verfügung. Die Energiemessung ist auch für Altanlagen nachrüstbar
THE POWER OF DELIVERY Regalbediengeräte
Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz beim RBG Leichtbau Elektrische Energie intelligent einsetzen Energie mit hohem Wirkungsgrad wandeln Bremsenergie nutzen
Kosten-/Nutzen-Betrachtung für Leistungsreduzierung Annahmen zur Bewertung der Messungen mit reduzierten Einstellparametern: Hubwerk Fahrwerk Test HW v (m/s) HW a (m/s 2) HW ruck (m/s 3 ) FW v (m/s) FW a (m/s 2 ) FW ruck (m/s 3 ) Energie kwh Prozent Fahrzeit Sekunden Prozent 1 1 0,7 1 3 0,3 0,4 0,3387 100,00% 58,184 100,00% 8 1 0,35 1 1,5 0,3 0,4 0,2924 86,30% 82,023 140,97% Beispiel: Anlagenbetrieb 2-schichtig, davon 1 Schicht mit reduzierter Leistung. Bezug nehmend auf die oben gemessenen Energie-Einsparungen ergibt sich ein Delta je RBG von: E 100% - E 86% = 0,33875 kwh/rsp 0,2924 kwh/rsp = 0,04635 kwh/rsp (Referenzspiel) Bei angenommenen 40 Referenzspielen pro Stunde und einem 1-Schichtbetrieb mit reduzierter Leistung ergeben sich bezogen auf ein Jahr und 3 RBG: 40 RSP/h x 40 h/kw x 52 KW x 3 = 249.600 RSP Mit angenommenen 0,12 /kwh ergibt sich pro Jahr ein Einsparpotential von 249.600 RSP x 0,04635 kwh/rsp x 0,12 /kwh = 1.388,28
Nutzung Bremsenergie beim RBG Ausgangssituation Netzanschluss d
Nutzung Bremsenergie beim RBG und Energieausgleich Energieausgleich Netzanschluss
Abgestimmte Fahr- und Hubbewegungen Heben bei langer Fahrt (erst Heben, wenn Fahrwerk bremst!!!)
Praxisbeispiel: Modernisierung Fa. John Deere Messergebnisse in Zahlen ohne Umbau Energieverbrauch [Wh] Fahrt Energieverbrauch [%] Energieersparnis [%] FEM: E/A --> P1 --> P2 --> E/A 226,5 100,0% 0,0% FEM: E/A --> P2 --> P1 --> E/A 227,3 100,0% 0,0% Energieersparnis [kwh] Energieersparnis unter Annahme* [ /a] CO 2 - Ersparnis [t/a] Nach Umbau mit Energieausgleich Nach Umbau mit Energieausgleich + Softwareotpimierung FEM: E/A --> P1 --> P2 --> E/A 183,7 81,1% 18,9% 0,0428 4.930,56 28,04 FEM: E/A --> P2 --> P1 --> E/A 208,8 91,9% 8,1% 0,0185 2.131,20 12,12 FEM: E/A --> P1 --> P2 --> E/A 181,1 80,0% 20,0% 0,0454 5.230,08 29,75 FEM: E/A --> P2 --> P1 --> E/A 187,9 82,7% 17,3% 0,0394 4.538,88 25,81 Annahme* Doppelspiele pro Tag 400 25 dsp x 16 h/tag Anzahl der Tage pro Jahr 300 Anzahl Gerät 8 Anzahl der Doppelspiele p.a. 960.000 Strompreis [ /kwh] 0,12 /kwh Koordinaten x max 81 = 83770 mm x 1/5 16754 --> 16 --> 17530 x 2/3 55847 --> 54 --> 56187 y max 20 = 21033 mm y 1/5 4207 --> 6 --> 4942 y 2/3 14022 -->15 --> 14755
Nutzung Bremsenergie beim RBG und Rückspeisung Energierückspeisung oder Energieoptimierung mittels Netzrückspeisung
THE POWER OF DELIVERY Fördertechnik
Sinnvoller Einsatz von energieeffizienten Antrieben in der FT Motoren mit höherer Energieeffizienz haben oft eine größere Masse Der Läufer wird aus Kupfer anstatt Aluminium gefertigt geringere elektrische Verluste, aber höhere Masse des Läufers Verstärkte Ständerwicklung, größere Bauform geringere elektrische Verluste, aber höhere Masse des Motors Folge: Zum Beschleunigen wird mehr Energie benötigt, daher ist der effektivste Einsatz im Dauerbetrieb. Der Einsatz von IE2- und IE3-Antrieben in Paletten-Anlagen ist durch den Start- Stopp-Betrieb nicht sehr effektiv. Bei Anlagen mit Dauerläufern, z.b. Behälter-Loop, ist der Einsatz von energieeffizienten Antrieben sinnvoll.
Energieeinsparung durch Standby-Modus Die Idee besteht darin, die nicht benötigten elektrische Komponenten komplett abzuschalten und dadurch Energie einzusparen. Rechenbeispiel: Ein Anlage wird von Montag bis Freitag im Zweischichtbetrieb von 6.00h 22.00h betrieben Die Anlage kann pro Woche an 53 % der Zeit komplett abgeschaltet (Standby-Modus) werden Energie
Zusammenfassung Konkrete Energiesparmaßnahmen Sinnvolle Maßnahmen in der Fördertechnik-Steuerung: Einsatz von energieeffizienten Antrieben bei Anwendungen im Dauerbetrieb, wie Behälter-Loop, Staustrecken und Dauerläufer Einsatz von Getriebe und Förderer mit hohem Wirkungsgrad Antriebe mit Frequenzumrichter am optimalen Arbeitspunkt betreiben Anlagendynamik für Verschiebewagen und Senkrechtförderern zeitweise reduzieren Alle nicht benötigt elektrische Komponenten abschalten (Standby-Modus) Regelmäßige Wartung aller mechanischen Komponenten Weniger sinnvolle Maßnahmen in der Fördertechnik-Steuerung: Einsatz von hoch energieeffizienten Antrieben im Start-Stopp-Betrieb wie bei Palettenfördertechnik-Anlagen Energierückspeisung bei Verschiebewagen (geringe Masse, kleine Energierückspeisung bei hohem technischen Aufwand)
THE POWER OF DELIVERY Green IT
Zehn Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland gehen auf die Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) zurück. Das verursacht rund 33 Millionen Tonnen des Klimagases CO 2 pro Jahr. Angaben für 2007 Umweltbundesamt, Das UBA auf der CeBIT 2009 http://www.umweltbundesamt.de/cebit Gartner hat ermittelt, dass PC mit ihrer angeschlossenen Peripherie für 31 Prozent des weltweiten IKT-Stromverbrauchs verantwortlich sind. Computerwoche vom 20.04.2009 http://www.computerwoche.de/knowledge_center/green-it/1893338/ Server in Unternehmen laufen teilweise nur mit einer Auslastung von 5 bis 15 Prozent. Die Virtualisierung ermöglicht jedoch eine Steigerung des Nutzungsgrades auf bis zu 85 Prozent. Computerwoche vom 05.05.2009 http://www.computerwoche.de/knowledge_center/green-it/1893823/
Green IT Serverkonsolidierung Wie funktioniert Serverkonsolidierung?
Green IT Serverkonsolidierung Was bringt Serverkonsolidierung? Typische Auslastung eines Servers liegt bei 5 15 %. Die Leistungsaufnahme eines Servers steigt nur wenig bei steigender Last (ca. 20% bei 10facher Last). Kühlung im Rechnerraum hat in etwa die gleiche Leistungsaufnahme wie die Leistungsaufnahme der Server. Fazit: Kann man 5 Server mit je 10 % Last auf einen Server mit 50 % Last konsolidieren, reduziert sich die gesamte Leistungsaufnahme im Rechenzentrum (Server und Klimatisierung) um bis zu 76 %! Bei einem typischen Server inkl. Festplattenstapel, Dauerbetrieb, ca. 1.000 W Leistungsaufnahme, 12 ct/kwh Strompreis ist das eine Einsparung von ca. 3.000,- EUR/Jahr.
Green IT Fazit: Was bringt s? Serverkonsolidierung: 25.000 kwh/jahr = 3.500 kg CO 2 /Jahr = 3.000,- EUR/Jahr Einsatz von ThinClients anstatt von PCs für Arbeitsplätze: 1.800 kwh/jahr = 250 kg CO 2 /Jahr = 216,- EUR/Jahr Sonstige IT-Verbraucher: Drucker: 300 kwh/jahr = 42 kg CO 2 /Jahr = 36,- EUR/Jahr Netzwerk: 200 kwh/jahr = 28 kg CO 2 /Jahr = 24,- EUR/Jahr Vergleich: Licht: 100 W Glühbirne 876 kwh/jahr = 123 kg CO 2 /Jahr = 105,- EUR/Jahr Kleinwagen: Polo Diesel (4,2 l/100km, 109 g/km) 15.000 km/jahr = 1.635 kg CO 2 /Jahr = 662,- EUR/Jahr Annahme: 12 ct/kwh, 0,14 kg CO 2 -Ausstoß/kWh, 1,05 EUR/Liter Diesel
Was bietet viad@t bereits zur Energieeffizienz? Reduzierung von Wegen (W = F s) im Automatiklager: durch Anwendung von wegeoptimierten Fahrstrategien, z. B. Einlageroptimierung (ELO) E A E E A A1 Das Einlagerfach wird abstandsoptimal zur nächsten auszuführenden Auslagerung gesucht. optimal für Energieausgleich, d.h. für Kopplung Hub- und Fahrwerk, da die Fahrten vom und zum Übergabeplatz für eine kombinierte Hub-/Fahrstrategie geeignet sind.
Was bietet viad@t bereits zur Energieeffizienz? Reduzierung von Wegen im Automatiklager: durch ABC-Reorganisation, ABC-Analyse ca. 70-80 % der Bewegungen (Fahrten) werden üblicherweise mit den aktuellen A-Artikeln gemacht.
Kennzahlen Beispiel: Warenlegung für A-Artikel Pickverteilung auf ABC-Zonen, absolut 40000 A-Zone B-Zone C-Zone D-Zone 35000 30000 Anzahl Picks 25000 20000 15000 10000 5000 0 2007-01-02 2007-01-10 2007-01-18 2007-01-26 2007-02-02 2007-02-09 2007-02-16 2007-02-23 2007-03-02 2007-03-09 2007-03-16 2007-03-23 2007-03-31 2007-04-07 2007-04-14 2007-04-21 2007-04-28 2007-05-05 2007-05-12 Tag 2007-05-19 2007-05-26 2007-06-02 2007-06-09 2007-06-16 2007-06-23 2007-06-30 2007-07-07 2007-07-14 2007-07-21 2007-07-28 2007-08-04 2007-08-11 2007-08-18 2007-08-25 2007-09-01 2007-09-08 2007-09-15 Pickverteilung auf ABC-Zonen für A-Artikel 100% A-Zone B-Zone C-Zone D-Zone Pickanteil der A-Artikel pro Zone 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2007-02-09 2007-02-16 2007-02-23 2007-03-02 2007-03-09 2007-03-16 2007-03-23 2007-03-31 2007-04-07 2007-04-14 2007-04-21 2007-04-28 2007-05-05 2007-05-12 2007-05-19 2007-05-26 2007-06-02 2007-06-09 2007-06-16 Tag 2007-06-23 2007-06-30 2007-07-07 2007-07-14 2007-07-21 2007-07-28 2007-08-04 2007-08-11 2007-08-18 2007-08-25 2007-09-01 2007-09-08 2007-09-15
Was bietet viad@t bereits zur Energieeffizienz? Reduzierung von Wegen im Staplerlager: durch Wegeoptimierung
Was bietet viad@t bereits zur Energieeffizienz? Reduzierung von Wegen generell: durch Packmittel-Vorberechnung optimale Auswahl des Karton-/Palettentyps durch eine Volumen- und Dimensionsbetrachtung pro Versandart.
THE POWER OF DELIVERY Zukunft: Aktive Lastspitzenreduzierung und -begrenzung
Wochenlastgang Deutschland 1996
Wochenlastgang Regalbediengerät
Beispiel Lastganganalyse
THE POWER OF DELIVERY