ERFASSEN VON ENERGIE- UND HILFSSTOFFFLÜSSEN Grundlage für mehr Energieeffizienz Jörg Neumann (SSV Software Systems GmbH) EnHiPro Abschlussveranstaltung am 16. Mai 2012 in Waiblingen
27 Firmenvorstellung Gegründet 1982 als Softwarehaus in Hannover Inhaber-geführte GmbH mit rund 20 Mitarbeitern Ende der 90er Jahre Fokussierung auf die Entwicklung und den Vertrieb von Linux-Modulen und Systemen an OEMs Mitgliedschaft in diversen Gremien zu Smart Gid Grid, Smart Metering, und M2M-Kommunikation Heute Lösungsanbieter zur IP- basierten Integration unterschiedlichster Daten mit den beiden Schwerpunktthemen Automatisierung und erneuerbare Energien
28 Vision und Herausforderungen für EnHiPro Erfassung von Energie- und Hilfsstoffströmen speziell in KMU Schaffung eines möglichst Plug&Play nutzbaren Systems zur Datenerfassung Schnelle Integration in bestehende IP-Netzwerk-Infrastrukturen zur Datenübertragung Modulare Technik zur Erfassung aller wichtigen Verbräuche von Energie- und Hilfsstoffströmen, um diese nachhaltig zu verringern Möglichkeiten für die Aufbereitung und den Export der Daten, um eine leichte Übernahme in ERP-Systeme und andere Unternehmenswerkzeuge zu ermöglichen Effizienz Energiekosten Bildquelle:IWF
29 Das Problem keine Übersicht! Datenerfassung in KMU heute Manuell, per Turnschuh-Ablesung h der Zähler kwh, m 3, etc. Auf Grundlage der monatlichen EVU-Abrechnungen und ggf. Tagesverbrauchsdaten Kein Durchblick, da einfach zu wenig Daten zur Verfügung stehen? Keine Möglichkeit, Stromfresser und andere zu identifizieren, da hinter dem Hauptzähler keine Details bekannt sind
30 Analyse Top-Down Top-Down Down oder Bottom-Up Up Bestandsaufnahme und Analyse anhand vorliegender Daten Abschätzung der Wirtschaftlichkeit von Maßnahmen Bottom-Up Bildquelle:IWF
31 Top-Down Analyse Fokus auf die Gesamtsicht (Dauer-)Lastgänge und Verbräuche aller relevanten Energien und Hilfsstoffe zeigen Grundlastentwicklung Min-/Max-Analysen ermöglichen gezieltes Steuern von Abschaltpotentialen Parallele Betrachtung zur herkömmlichen BDE Zeitliche Analyse der Lastgänge ermöglicht Optimierung Bildquelle:IWF
32 Bottom-Up Analyse zeitliche Betrachtung der Verbräuche einzelner Maschinen/Anlagen Priorisierung von Verbrauchern in Bezug auf vorherige Makroanalyse Ableitung gezielter Verbesserungsansätze Analyse unter Berücksichtigung g von Energieerzeugern Strom (Photovoltaik, Wind) Wärme (BHKW) Dampf usw. kw 800 700 600 500 400 300 200 100 0 installierte Leistung SWU Uhingen 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 kw, kumuliert Werkstatt 2% Warenscha u 6% Hof Verwaltung 2% Zettlerei 2% 1% Allgemein 1% Schlichterei 8% Klimaanlag en 10% Druckluft 40% Weberei 28% Bildquelle:IWF
33 Vorgehen bei den Anwendungspartnern Bezeichnung Bezeichnung Hersteller Baujahr 3x Schutzgasschweißgerät GLC 386 PA CLOOS Laufzeit pro Jahr (Betriebsstunden) elektr. (Anschluss ) Leistung [in h] [kw]/[kva] 1995 1500 45 CNC-Drehmaschine Quik Turn 20 N MAZAK 1985 1500 30,5 Festlegung der zu messenden Medien (Hot-Spots) und Art der Messung Verbraucherübersicht A/B/C mit Maschinenliste, Anschlussleistung und Laufzeiten Auswahl der Messstrategien, des Datenerfassungssystems und der Verbrauchszähler/Sensorik Nutzung und Integration ti bestehender Zähler durch geeignete Messinfrastruktur Stanzmaschine TRI 1500 Boschert CNC-Fräsmaschine FZ18L CHIRON CNC-Fräsmaschine V-10N MAZAK CNC-Drehmaschine Quick Turn 100 MS MAZAK Abkant-Biegemaschine EHPS 15-30 EHT CNC-Fräsmaschine VQC-20/40A MAZAK Abkant-Schermaschine ECOCUT 10-31 EHT Entgratmaschine SBM-S 1000 LISSMAC Biegemaschine SPB 3160 Boschert CNC-Fräsmaschine FZ16e CHIRON Drehmaschine VDF 5438 Böhringer 1x Schutzgasschweißgerät GLC 403 PA CLOOS 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 2001 1400 25 1987 1300 26 ca. 1986 1000 33 2001 1000 30,9 1986 1500 20 ca. 1986 1000 21,3 1998 1000 17 2006 1200 12 2007 900 15 1991 750 15? 700 14 1997 750 13 600000 500000 400000 300000 200000 10000 100000 0 0 3x Schutzgasschweißgerät CNC Drehmaschine Stanzmaschine CNC Fräsmaschine CNC Fräsmaschine CNC Drehmaschine Abkant Biegemaschine CNC Fräsmaschine CNC Fräsmaschine Abkant Schermaschine Entgratmaschine Biegemaschine CNC Fräsmaschine Stanzmaschine Drehmaschine 1x Schutzgasschweißgerät Luft Kompressor Luft Kompressor 2x Schutzgasschweißgerät CNC Fräsmaschine Horizontalbettpresse klein Richtpressmaschine mittel Reinigungsanlage Hydr. Einständerpresse Sägeautomat Sägeautomat Sägeautomat Spindeldrehautomat I Trowalisiermaschine Horizontalbettpresse mittel 1x Schutzgasschweißgerät Biegemaschine Spindeldrehautomat II Stanzomat Wechselautomat I Wechselautomat II Richtpressmaschine klein Sägemaschine 3x Schwerlastkran Stiftbohrungsmaschine Drehmaschine Drehmaschine Radialbohrnaschine Trowalisiermaschine Fräsmaschine Plandrehmaschine Drehmaschine mit Pneum. Trowalisiermaschine Exzenterpresse Kontaktschleifmaschine Vertikal Langloch Fräsmaschine Einzelentstaubungsanlage Schwerlastkran Drehmaschine 1x Schutzgasschweißgerät Bildquelle:IWF
34 Mobile Detailmessungen von ausgewählten Verbrauchern Identifikation von Lastzuständen (Anfahren, Betriebsbereit, Standby, Produktiv,...) Analyse verschiedener Fahrweisen Schnelles Erkennen und Bewerten von Einsparmaßnahmen durch organisatorische Änderungen Beispiele: MTS Anlagenabschaltung bei Werkstückwechsel SWU Aufdeckung von Druckluftleckagen Introbest Untersuchungen zu unterschiedlichen Temperaturprofilen des Lötofens Bildquelle:I IWF
35 Kontinuierliche energetische Datenerfassung Ef Erfassung und Visualisierung lii relevanter Verbraucher Monitoring/Logging energetisch wichtiger Prozesse Zuweisung einzelner Verbräuche zu Produkten und Produktionsprozessen Datenerfassung auf Feldebene (Echtzeitfähig oder auch zeitgetaktet) Datenkommunikation E!Sankey/Umberto via (W)LAN Visualisierung i (Lokales Netzwerk) EnyFlow oder Web-Server (Schnellansicht) mysql Datenbank (Server) Syslog-ERP (PPS) (Programmansicht) Bildquelle:IWF
36 Prozessfehler und Verschwendung identifizieren Optimierung i durch Vergleich der Messdaten mit betrieblichen bli Faktoren Zeitgleiches Hochfahren von Anlagen bei Betriebsbeginn führt zu teuren Lastspitzen vor Optimierung nach Optimierung Grundlastbetrachtungen zu Stillstandzeiten führen auf die Spur zu schleichenden Kosten, z.b. durch Druckluftleckagen. Werden Verbraucher auch an Wochenenden unnötig betrieben, z.b. PCs? Wie hoch ist deren Verbrauch?
37 Messdaten erfassen und sammeln Der Systemaufbau am Beispiel M-Bus Ebene 4: Zähler und Sensoren zur Messdatenaufnahme Ebene 3: Datensammler mit diversen Schnittstellen zur dezentralen Datenaufnahme Ebene 2: Datenserver zur zentralen Datenhaltung und -aufbereitung, Inhouse oder auch als virtualisierter i t Cloud-Service Ebene 1: Datenexport aus SQL-Server zur Übernahme durch ERP oder andere nachgeschaltete Systeme, z.b. Visualisierung
38 Messdaten erfassen und sammeln Beispiel TU BS TGA Kaeser BS60 (Kompressor) nen Hoffmann KSS Filter (dezentrale Aufbereitung) Reinecker (Innenrundschleifmaschine, NC) Overbeck (Außenrundschleifmaschine, NC) Kaeser AS44 (Kompressor) Ma aschi Hoffmann KSS Filter (zentrale Aufbereitung) Kaeser TB45 (Kältetrockner) Kaeser TD61 (Kältetrockner) Studer S120 (Innenrundschleifmaschine, CNC) Studer S40 (Außenrundschleifmaschine, CNC) Bildquelle:IWF
39 Messdaten erfassen und visualisieren Beispiel TU BS TGA Kaeser BS60 (Kompressor) MGW 986 (M-Bus-Datensammler) Direkte Visualisierung Kaeser AS44 (Kompressor) Web-Server Analyse (Schnellansicht) Kaeser TB45 (Kältetrockner) Kaeser TD61 (Kältetrockner) (W)LAN (Lokales Netzwerk) Masch hinen Reinecker (Innenrundschleifmaschine, NC) Hoffmann KSS Filter (dezentrale Aufbereitung) Studer S120 (Innenrundschleifmaschine, CNC) Studer S40 (Außenrundschleifmaschine, CNC) Overbeck (Außenrundschleifmaschine, NC) Hoffmann KSS Filter (zentrale Aufbereitung) Daten- Transfer per M-Bus (Geringe technische Anforderungen) mysql Datenbank (Server) EnyFlow-App (Schnellansicht) Sensorebene Kommunikation/Speicher ERP / Leitstandebene Bildquelle:IWF
40 Dezentrale Datenlogger Auf low-power (<5W) und lüfterlosen 24/7 Betrieb ausgelegte Open Source Systeme (Linux); durch modularen Aufbau leicht zu erweitern MGW/920 Datenaufnahme von bis zu 10 M-Bus Teilnehmern Scanfunktion mit anschließender Auflistung der Teilnehmer Unterstützung von M-Bus Multipage-Zählern Integrierte Datenverschlüsselung per VPN Plug&Play Integration in bestehende Netzwerke IGW/922 Hutschienenmontage, sehr kompakt Datenaufnahme per LAN, RS232/485, S0-Schnittstelle Unterstützung weiterer Schnittstellen über diverse Erweiterungsmodule jederzeit möglich, z.b. Temperatur Datenaufnahme von dezentralen Energieerzeugern, wie z.b. PV-Wechselrichter und Blockheizkraftwerke
41 Dezentrale Datenlogger Betriebssystem t Embedded d Linux (Debian-basiert) b i Intervalle der Datenaufnahme über einfache Textdateien konfigurierbar Zeitsynchronisation Server/Datensammler über verschiedene (Sub-)Netzwerke per NTP (Network Time Protocol) oder direkt vom SQL-ServerServer Software Framework Field Data Engine
42 Konfiguration Abgesicherter Login über Anmeldung mit unterschiedlichen Benutzerrechten Integrierte Fernzugriffsfunktionen per sicherem (VPN Virtual Private Network) Plattformunabhängige Konfiguration aller Systemparameter per Web-Browser
43 Visualisierung Zugriff über jeden beliebigen Web-Browser vom PC, Tablet, Smartphone Keine Software-Installation notwendig Exportfunktionen für SQL, xls, csv Visualisierung über unterschiedliche grafische Darstellungen Monats-, Tages-, Stundendiagramme, mobile Darstellung aktueller Werte
44 ISO 50001 (ehem. DIN EN 16001)? KMUs profitieren von der Energiedatenerfassung gleich mehrfach: h durch eine gute CO2-Bilanz, durch geringere Energiekosten, und durch Steuervergünstigungen. Nach dem Energiekonzept der Bundesregierung und den Bestrebungen zur Novelle des Energie- und Stromsteuergesetzes sollen produzierende Unternehmen mit DIN EN ISO 50001 Zertifizierung Steuervergünstigungen erlangen. Auf Antrag können produzierende Unternehmen mit einem Stromverbrauch von mehr als einer Gigawattstunde und Stromkosten von mindestens 14% der Bruttowertschöpfung von EEG-Abgaben ausgenommen werden. Für stromintensive Unternehmen greift dies im Rahmen der Befreiung von der EEG-Umlage bereits. Bereits geplant ist zudem die Besteuerung von Emissionen, die nicht aus erneuerbaren Energien stammen.
45 Wenn Sie nicht messen, messen andere......und das wird teuer!