Energie ist messbar. Mit Optec. Spitzenlastoptimierung UMG 508 E-max Wir kappen die Leistungsspitze.
Abbildung: Komplett Anlage mit Wandhalterung. Lieferung auch einzelner Komponenten möglich. UMG 508Emax Spitzenlastoptimierung Der Energieverbrauch variiert über einen 24 Stunden Zyklus ganz erheblich. Dies führt zu massiver Belastung von Erzeugungs- und Verteilungseinrichtungen, bedingt aber auch teure Spitzen lastabdeckung in Form von zum Beispiel Pumpspeicher-Kraftwerken. Um diese Wirk leistungsspitzen auszugleichen, haben die Energieversorger entsprechende Leistungspreistarife eingeführt. Nach den Tarifen der Energieunternehmen wird bei der Festsetzung der Stromkosten der höchste über eine Viertelstunde gemessene Leistungs-Spitzenwert im Monat verrechnet. Aufgrund dieser Spitzenwerte werden dann die Netzbereitstellungskosten und der monatliche Leistungspreis berechnet. Wird dieser Spitzenwert gesenkt, reduzieren sich die Stromkosten. In Zeiten ständig steigender elektrischer Energiekosten ist es zwingend notwendig, eine optimale Anpassung der Lastverteilungsprofile an die Lieferbedingungen der Energieversorger sicher zu stellen. Die Lösung hierfür sind UMG 508Emax Spitzenlastoptimierungs-Systeme. Das UMG 508Emax reduziert gewisse Verbraucher in ihrer Leistung, oder schaltet diese nach einer eigens erstellten Programmierung kurzfristig aus. Einsatzgebiete Reduzierung von Wirkleistungsspitzen und damit signifikante Reduzierung der Stromkosten (z.b. Gastronomie) Vermeidung kurzfristiger Überlastungen von Energieverteilungseinrichtungen (z. B. Auslösen von Leistungsschaltern) Stabilisierung der Energieversorgung und Produktionsprozesse Hotels, Grossküchen, Krankenhäuser, Industrie, Kompressoren, thermische Prozesse 2
Benutzerfreundliches farbiges Grafikdisplay mit intuitiver Benutzerführung Das hochauflösende Grafikdisplay bietet informative Darstellungen von Onlinegrafen, in Balkendiagram Anzeige, übersichtliche Darstellung der kwh-monatswerte, Alarmmanagement/Ereignisanzeige mit Datums- und Zeitstempel, und viele weitere Funktionen. Neben dem Informationsgehalt wurde bei der Neugestaltung der Geräte anzeigen aber auch ganz wesentlich auf eine benutzerfreundliche, selbsterklärende und intuitive Be dienung des Gerätes grösster Wert gelegt. Max. Grenzwerte werden schnell erkennt. Moderne Kommunikationsarchitektur über Ethernet: Kostengünstige, schnelle und sichere Kommunikation Häufig übertreffen die Kosten für die Installation und die Kommunikation (z. B. Peripherie für Feldbusse) die reinen Gerätekosten. Durch die Anbindung an eine vorhandene Ethernetarchitektur kann eine schnelle, kosten-optimierte und zuverlässige Kommunikation aufgebaut werden. Zusätzliche Schnitt stellen ermöglichen die Einbindung der Netzanalysatoren in SPS-Systeme oder Gebäudeleittechnik. Hier bietet die Nutzung offener Standards dem Anwender ein Höchst mass an Flexibilität. Modbus Gateway: Kostengünstige Anbindung von Geräten ohne Ethernet-Schnittstelle Durch die Modbus Gateway Funktion können Sie über das UMG 508 einfachere Modbus RTU Geräte an das Ethernet anschliessen. Dabei kann das UMG 508 zum Beispiel gleichzeitig als Gateway für untergelagerte Messstellen und/oder Schaltmodule, die in der Installation vorhanden sind eingesetzt werden. Jedes Gerät mit Modbus RTU Schnittstelle, dessen Daten format und Funktionscodes übereinstimmen, kann angeschlossen werden. Daten können beschriftet und skaliert werden. Highspeed Modbus Die Geräte der Serie UMG 508 können Daten untereinander über die Schnittstelle RS 485 mit einer Geschwindigkeit von bis zu 921,6 kb/s übertragen. Dies erlaubt ein sicheres und schnelles Schalten und Kommunizieren. Alarmmanagement: E-Mail und Homepage informieren Sie, wo immer Sie sich befinden Wer kennt das nicht? Kaum aus dem Haus und schon kommt der erste Anruf über Probleme in der Fertigung, Computer fallen aus, die Energieversorgung stürzt ab Mittels Webbrowser und einer IP-Adresse haben Sie direkten Zugang auf die äusserst leistungsfähige Homepage des UMG 508. Direkt von der Homepage können Sie sich bereits weitreichend informieren. Onlinedaten stehen ebenso zur Verfügung wie auch historische Daten und Graphen von Ereignissen. Über die Homepage können direkt die aufgelaufenen Arbeiten in Kosten umgerechnet werden und als csv-file exportiert oder ausgedruckt werden. Alternativ lassen Sie sich weltweit per E-Mail informieren, falls Ihre Energieversorgung überlastet wird, Kurzzeit unterbrechungen der Spannungsversorgung Ihren Fertigungsprozess zum Erliegen bringen, unzulässige Oberschwingungen die Lebensdauer von Betriebsmitteln reduzieren Die Anwendungsmöglichkeiten sind endlos. 3
Funktionsbeschreibung UMG 508Emax Spitzenlastoptimierung Wirkleistungsspitzen intelligent reduzieren UMG 508Emax Spitzenlastoptimierungssysteme erfassen sämtliche elektrischen Parameter kontinuierlich. Das UMG 508Emax, mit intelligenten Regelalgorithmen ausgestattet, berechnet die Wirk leistungs-trends und vergleicht diese mit der vereinbarten Zielwirkleistung. Durch die Trendberechnung kann das UMG 508Emax feinstufig in den Betriebsablauf eingreifen und unkritische Verbraucher nach den Vorgaben des Benutzers kurzfristig abschalten. Dadurch können zum Teil sehr kostenintensive Leistungsspitzen sicher vermieden und erhebliches Kosteneinsparpotential verwirklicht werden. Die zufälligen Leistungsspitzen werden vermieden. Optional erhältlich Spitzenlastmanager UMG 508Emax im Stahlblechgehäuse für Wandmontage anschlussfertig auf Anschlussklemmen verdrahtet inklusive Software GridVis und Standardprogrammierung Hilfsspannung: 230V; 50/60Hz Abmessungen: B = 600mm H = 380mm T = 210mm Farbe: RAL 7035 Hauptmerkmale Optimale Begrenzung von Wirkleistungsspitzen Bis zu 64 Abschaltstufen Inklusive UMG 508E Netzanalysator mit kontinuierlicher Messung RS232, RS485, Modbus, Ethernet TCP/IP, Profibar Inklusive GridVis Software Erfassung von Kurzzeitunterbrechungen Oberschwingungsanzeige, Überwachung von Kurzeitunterbrechungen Mit Embedded Webserver Anwendungen Das UMG 508Emax ist ein Multifunktionsgerät, das als Grund aus rüstung in keiner Niederspannungshauptverteilung fehlen sollte. Mit dem Spitzen lastmanager UMG 508Emax wird durch kurzzeitiges Abschalten von Verbrauchern das Wirkleistungs maximum gesenkt. Darüber hinaus ermöglicht das Gerät mit der integrierten Wochenzeitschaltuhr das zeit- oder ereignisabhängige Schalten von Verbrauchern. Als Grundgerät ist das UMG 508E mit Zusatz kompo nenten im Stahlblechgehäuse eingebaut oder auch in einzelnen Komponenten erhältlich. Das UMG 508Emax ermittelt als Messgerät die Belastungsverhältnisse der elektrischen Versorgungs einrichtungen, um eine Überlastung zu vermeiden. Ausserdem ist das Gerät auch zum Messen und Speichern von fast allen elektrischen Grössen einschliesslich Strom- und Leistungsmittelwerten konzipiert. 4
Funktionsprinzip Auf Basis des an einem Digitaleingang eingehenden Wirkleistungsimpulses 2 oder der vom Messteil mittels Stromwandler errechneten Gesamtwirkleistung ermittelt das UMG 508Emax die notwendigen Grössen zur Einhaltung von bis zu vorgegebenen Sollwerten in kw. Dabei berechnet das Gerät innerhalb der eingestellten Messperiode kontinuierlich Mittelwert, Momentanwert, Trendwert und Korrekturleistung. Erkennt das Gerät eine mögliche Überschreitung des Leistungsmaximums, prüft es anhand der eingestellten Verbraucherkenndaten die Notwendigkeit einer Abschaltung von Verbrauchern. Das Ziel dieser Methode ist es, mit möglichst wenigen Schalthandlungen den Betriebs ablauf unwesentlich zu beeinträchtigen und trotzdem den vorgegebenen Sollwert einzuhalten. Es stehen je nach Ausführungs variante bis zu 64 Abschaltstufen für die Verbraucher zur Verfügung. Spitzenlastmanagement bis zu 64 Abschaltstufen / 2 Sollwerte Messperiodendauer: Damit die Messung mit dem EVU synchron ist, erfolgt die Rücksetzung über einen Digitaleingang des UMG 508Emax oder über die Schnittstelle. Erfolgt keine Rücksetzung innerhalb der programmierten Messperiodendauer, so wird die Rücksetzung automatisch durch die interne Uhr ausgelöst. Die Rücksetzung der Messperiode löscht die Emax Wirkleistung und startet eine neue Messperiode. Das letzte gemessene Wirkleistungsmaximum wird für die Minimum- und Maximumwertspeicherung verwendet und, falls programmiert, im Speicher des UMG 508Emax abgelegt. Sperrzeit: Läuft zu Beginn der Messperiode und verhindert, dass kurze Leistungsspitzen am Anfang der Messperiode zur Abschaltung führen. Pausenzeit: Zeit zwischen zwei Schalthandlungen. Da Schalthandlungen nicht sofort Auswirkungen im Netz haben, kann die verzögerte Reaktion mit der Pausenzeit berücksichtigt werden. Lastgang im Tagesverlauf P in kw Sollwert Einsparleistung Involvierte Verbraucher: Involvierte Verbraucher werden bevorzugt zur Abschaltung verwendet. Nur involvierte Verbraucher werden in die Trendwertberechnung einbezogen. Dies bedeutet, das Emax Programm versucht unter Berücksichtigung der Schaltzeiten und Verbraucher leistungen, möglichst nur mit den «involvierten Verbrauchern» das Maximum einzuhalten. Ist dies nicht möglich, werden auch die anderen Verbraucher zur Abschaltung herangezogen. 5
Priorität Jeder Abschaltstufe kann eine Priorität von 0 bis 64 zugeordnet werden. Emax-Ausgänge mit der Priorität 0 werden nicht in die Trendwertberechnung des Emax-Programms einbezogen. Emax-Ausgänge mit niedriger Priorität (z.b. 1) werden zuerst abgeschaltet und zuletzt wieder eingeschaltet. Anschlussleistung Um den Schaltzeitpunkt genauer bestimmen zu können, muss für jeden Emax-Ausgang die geschaltete Anschlussleistung programmiert werden. Die jedem Emax-Ausgang zugeordneten Schaltzeiten werden vorrangig eingehalten. Mindesteinschaltdauer Gibt an, wie lange ein Verbraucher zwischen zwei Schalthandlungen mindestens eingeschaltet sein muss. Mindestabschaltdauer Gibt an, wie lange ein Verbraucher nach einer Abschaltung mindestens abgeschaltet bleiben muss. Maximale Abschaltdauer Gibt an, wie lange ein Verbraucher nach einer Abschaltung maximal abgeschaltet bleiben darf. Verfügbarkeit Die Verfügbarkeit eines Verbrauchers ist prozentual einstellbar. Abb.: Programmierung über GridVis-Software 6
Übersicht Produktvariante Komplettanlagen UMG 508 Versorgungsspannung Schnittstellen 95...240V AC,80...340V DC ±10% vom Nennbereich 44...130V AC 48...180V DC ±10% vom Nennbereich 20...50V AC 20...70V DC ±10% vom Nennbereich 4 Spannungs- und 4 Stromeingänge Zusatz-Speicher 256 MB Flash 8 Digitaleingänge 5 Digitalausgänge RS 485* Ethernet 100baseT Profibus DP V0* 7 frei programmierbare Anwendungsprogramme Type Artikel-Nr. UMG 508 UMG 508 UMG 508 Option zu den Geräten Anwendungsprogramme EMAX-Funktion EMAX 52.21.080 BACnet Kommunikation BACnet 52.21.081 Features Speichergrösse Uhr Integrierte Logik Betriebsstundenzähler Wochenschaltuhr 256 MB +/- 1 min pro Monat Programmiersprache Jasic Jasic Peripherie Digitaleingänge als Status- oder Impulseingang 8 Digitalausgänge als Schaltausgang oder Impulsausgang 5 Passwortschutz Spitzenlastmanagement optional 64 Kanäle Software GridVis Kommunikation Schnittstellen RS 485* 9.6, 19.2, 38.4, 76.8, 115.2, 921.6 kbps Profibus DP* Stecker, DSUB-9 bis 12Mbps Ethernet 10/100 Base- TX RJ- 45 Buchse Protokolle Modbus RTU Profibus DP V0 Modbus TCP Modbus over TCP Modbus-Gateway HTTP Homepage (konfigurierbar) SMTP E-Mail SNTP Zeitsynchronisierung TFTP automatische Konfigurierung FTP File Transfer SNMP DHCP TCP/IP BACnet 7
Feldbuskomponenten Dezentrale I/O-Feldbusmodule Serie FBM10 Die Serie FBM10 stellt eine preiswerte Alternative zur dezentralen Abschaltung dar. Alle FBM10 Module haben eine RS485 Schnittstelle mit dem Protokoll Modbus RTU und können als Slaves zu Geräte, UMG 508 dienen. Entfernungen Die I/O Module der FBM-Serie können in bis zu 1.000m Entfernung an die RS485 Modbus Master-Schnittstechenden Gerätes angeschlossen werden. Als Leitung sollte entweder ein Profibus-Kabel oder z.b. ein Kabel des Typs Li2YCY(TP) 2x2x0.22 verwendet werden. Anwendung der I/O-Feldbusmodule Das Feldbusmodul besitzt keine eigene Intelligenz, sondern es führt lediglich die verschiedenen Ein- und Ausgangssignale zusammen, um diese an die entsprechenden Teilnehmer zu verteilen. Um die Feldbusmodule nutzen zu können wird es mit dem jeweiligen Modbus-Master aus der Geräteserie UMG 508 verbunden. Mit dem Einbeziehen der dezentralen I/O-Module stehen dem Nutzer zwei verschiedene Ausführungen zur Verfügung und er kann grundsätzlich sämtliche Datenpunkte in sein OPTEC System integrieren. Damit ist das OPTEC System nicht mehr nur auf elektrische Messwerte limitiert, sondern prinzipiell können auch andere Werte wie Prozessdaten, Zustände, Störmeldungen, Grenzwerte, Alarmausgänge oder ähnliches erfasst werden. Diese können mit der Software GridVis erfasst, archiviert und visualisiert werden. Beispiel zur Nutzung der Ausgänge E-Max-Ausgänge (max. 64) Grenzwertausgänge für Messwerte Beispiel zur Nutzung der Eingänge E-Max Sperrung oder Freigabe Tarifumschaltung Sollwertumschaltung E-Max Synchronisierung Messperiode Störmeldungen Zustandsmeldungen 8
IT und Feldbuskomponenten Geräteübersicht I/O-Feldbusmodule Serie FBM10 Type Relais-Ausgänge Digital-Eingänge Artikel-Nr. FBM10R 10 15.06.075 FBM10I 10 15.06.076 Technische Daten Versorgungsspannung 24V DC ±20% Leerlaufstrom 20mA Busprotokoll RS485, Modbus-RTU Übertragungsrate 9600 bis 38.400Bit/s Eingang digital 24V DC, 5mA Relaisausgänge 250V AC/6A-AC1 / 2A-AC3 potentialfrei Umgebungstemperatur 10...+50 C EMV nach EN 61326 Klemmen Steckklemmen bis 1,5mm² Gehäuse 45mm Reiheneinbausystem H x B x T 90 x 88 x 58 mm Montage Hutschiene Luftfeuchte <95 r.h. nicht kondensierend Schutzart IP20 Normen CE Konformität Anwendungsbeispiel LAN TCP IP RS-485, Modbus-RTU Master Slave 1 Slave 2 Slave 3 Messgerät Abschaltungsgerät 1 Messung 2 Abschaltungsgerät 3 z.b. in Einspeisung Hauptverteilung UV-Küche UV-Lingerie Eingang der EW Signale 9
Massbild Master Gerät Anschlussbild Master Gerät Ansicht von unten. Alle Angaben sind in mm angegeben. Ethernet-Anschluss Seitenansicht Typische Anschlussvariante FMB Modul 10
Muster Amortisationsberechnung für Energie Control System Projekt: Mittelgrosses *****Sterne Hotel mit Küche und Lingerie Messperiodendauer: 15 min Einsparung in KW bei Abschaltung der aufgelisteten Verbraucher Kanal Verbraucher Leistung (kw) Priorität Max. Einschalt dauer p. 15 Min. Abschaltzeit in Minuten sek. sek. Einsparung 1 Salamander (2x) 9 11 180 60 180 4.50 2 Wärmeschrank (2x) 6 1 120 120 240 4.00 3 Tellerwärmer (2x) 6 1 120 120 240 4.00 4 Allzweck Backofen (2x) 12 8 180 60 150 5.45 5 Bain Marie 6 13 240 60 120 2.00 6 Kipp-Bratpfanne 18 12 180 60 120 7.20 7 Kombidämpfer 1 Rational 10 14 180 60 90 3.33 8 Kombidämpfer 2 Rational 32.7 14 180 60 90 10.90 9 Pattisserieofen 1 6 17 180 60 90 2.00 10 Pattisserieofen 2 6 17 180 60 90 2.00 11 Kippkochkessel 1 18 13 180 60 120 7.20 12 Gläserspühlmschiene 14 9 180 60 120 5.60 13 Geschirrspühlmaschine 27 10 180 60 120 10.80 14 Topfspühlmaschiene 14 10 180 60 120 5.60 15 Friteuse 1 9 16 180 30 60 2.25 16 Friteuse 2 9 16 180 30 60 2.25 17 Div. Kleingeräte 40 12 150 120 180 21.82 18 Warmhalteplatten / Tellerwärmer 12 1 180 120 240 6.86 19 Kühlanlagen Kompressoren 12 8 180 120 180 6.00 20 Saunalandschaft (6x) 48 15 240 120 180 20.57 21 Waschmaschiene WI 300 (2x) 68 4 180 120 240 38.86 22 Waschmaschiene WI 200 23 3 180 120 240 13.14 23 Waschmaschiene WI 100 12 3 180 120 240 6.86 24 Trockner TI 750 U 1 41 5 180 120 240 23.43 25 Trockner TI 750 U 2 41 6 180 120 240 23.43 26 Bügelmaschiene 52 7 180 120 240 29.71 27 Gläserspühlmschiene Chinese Küche (2x) 10 9 180 60 120 4.00 28 Salamander Chinese Küche 5 11 180 60 120 2.00 29 Tassenheizung Chinese Küche 4 2 180 120 240 2.29 30 Skischuhtrockner 5 2 120 120 240 3.33 31 Reserve 32 Reserve Gesamt installierte Leistung KW 575.70 Reduzierte Leistung KW 281.38 Einsparung in kw 281.38 Gleichzeitigungsfaktor 0.6 168.83 Leistungspreis pro Quartal (Angabe Energie Lieferant) 30 Einsparungen pro Quartal 5065 Kosten Energie-Control-System 15000 Planung, Installation geschätzt 22000 Gesammtkosten 37000 Einsparung/Monat 1266 Payback 2.4 Jahr Eingabefelder Leist. Bezug alt Leist. Bezug neu 11
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