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Energieverbrauch neu betrachten

Text: Andreas Huhmann, John M. Witt, M. Simons, Harting FotoS: Ivelin Radkov; Harting
Die landesweite Energieversorgung wird sich von einem System mit wenigen großen Einspeisern zu einer großen Zahl dezentraler kleinerer Energieproduzenten umstellen. Das hat auch Auswirkungen auf industrielle Prozesse. Ihr Potenzial bei Verbrauch, Speicherung und Produktion von Energie muss betrachtet werden.

Energie ist neben Information und Kommunikation die wichtigste Lebensader der Industriegesellschaften. Die Notwendigkeit, den Einsatz von Energie in industriellen Prozessen gezielter und damit effizienter zu gestalten, ist mit der Neujustierung der bundesdeutschen Energiepolitik offensichtlich geworden. Für industrielle Prozesse bedeutet diese neue Politik: Energie wird ein noch höheres Gut als bisher - und das nicht nur aus Kostengründen, sondern auch um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Das Konzept des Smart Grid bezieht neben Privathaushalten, auch Industrieunternehmen mit ein, deren Einsparpotenziale beim Verbrauch, der Speicherung und der Produktion von Energie betrachtet werden müssen. Dabei werden die strukturellen Anforderungen an die Unternehmen größer sein als die reine Fokussierung darauf, Energie einzusparen.Die Entwicklung wird in Richtung einer prozessorientierten Steuerung des Energieeinsatzes gehen. Energie wird nicht mehr als unbegrenzt verfügbare Ressource betrachtet, sondern als prozessbestimmte Einflussgröße. Mit der Einführung bidirektionaler Schnittstellen, die bis in die Fertigungsapplikation reichen, wird das Versorgungsnetz zum Management-Instrument. Aus der Perspektive von Maschinenbauern bedeutet das: Informationen vom Smart Grid in die Ablaufsteuerung der Prozesse integrieren zu müssen. Das hat auch Auswirkungen bis hin in die Organisations- und Ablaufstruktur der Unternehmen.Produzierende Unternehmen haben eine komplexe Energieinfrastruktur. Energieverbrauch, -speicherung und -produktion werden zukünftig vermehrt miteinander verbunden. Um die Energieflüsse steuern und beherrschen zu können, muss die Prozesssteuerung deutlich tiefer integriert werden als bis zu einem reinen Verbrauchs-Controlling. Auch die in der Regel manuellen Korrekturen, die auf der Basis eines solchen Controllings umgesetzt werden, sind für ein flexibles System nicht geeignet. Stattdessen bedarf es eines leistungsstarken und intelligenten Systems, das flexibel die Steuerung der Energieflüsse und Produktionsprozesse in Echtzeit umsetzt.

Mittels Ethernet vernetzen

Das ist eine komplexe Aufgabe, bei der zahlreiche Variablen in vielen Ebenen zu verarbeiten sind. Harting hat sich auf die Maschinenebene fokussiert, bei der Einzelmaschinen und Module betrachtet werden. Zusätzlich sollten dabei auch die Informationen über die Energiebereitstellung und -verteilung integriert werden, um so einen ganzheitlichen Energiefluss abzubilden, nachzuverfolgen und beeinflussen zu können. Daher ist ebenso die Kommunikation mit dem vorgelagerten Netzbetreiber aufzubauen, der für das Management von zentraler Bedeutung ist. Auf diese Weise gelingt die vollständige Integration der Produktionsprozesse in das moderne Smart Grid. Entscheidend ist, dass die Kommunikationsplattform zur Infrastruktur der Unternehmensprozesse wird. Basis ist deshalb der von Harting forcierte Einsatz des Ethernet. Nur das Ethernet stellt eine barrierefreie Kommunikation und einen schnellen Datenaustausch sicher. Smart Network Infrastructure als ethernet-basierte Lösung geht von einer Gesamtsicht aller Unternehmensprozesse aus, bei der auch der Einsatz von Energie mitbedacht wird. Die Betrachtung von Einzelapplikationen führt zwar zu schnellen Lösungen, aber erst mit der Berücksichtigung der Infrastruktur und ihrer Einbindung in die Prozessteuerung wird das Potenzial des Smart Power Networks erkennbar.Um dieses Konzept umsetzen zu können, muss das Netzwerk umfassend sein und die Netzwerkkomponenten müssen aktiv miteinander kommunizieren. Ziel ist die einfache Integration des Energie-Managements in das Netzwerk-Management eines Unternehmens. Dabei wird das bisher vorhandene Energieverteilungssystem beibehalten. Durch den Einsatz von Ethernet-Komponenten werden die Energieflüsse erfasst und im System erkennbar. Dazu werden ethernet-basierende smartPN-Units eingesetzt. Sie erfassen über entsprechende Energieerfassungsgeräte die Messdaten über Energieverbräuche an neuralgischen Stellen des Versorgungssystems.

Keine neuen Knoten

Da in der Regel in der produzierenden Industrie alle Anlagen und Maschinen bereits heute ins Ethernet eingebunden sind, entstehen keine neuen Netzwerkknoten. Die smartPN-Units sind technisch gesehen Ethernet-Switche mit zusätzlichen Funktionen, die die Aufnahme von Energieverbrauchsdaten und Rückwirkungen in den Prozess ermöglichen. Die erfassten Daten werden über das Ethernet an die Leitstelle oder an andere Applikationen kommuniziert, um dort für die Steuerung der Anlagen eingesetzt zu werden. Im weiteren Ausbau können Schnittstellen in Unternehmensapplikationen geschaffen werden. Dazu zählen die Automatisierung über die Integration eines Profinet I/O Stacks, das Facility-Management oder ERP-Systeme, über die zum Beispiel der Einkauf von Energie abgewickelt wird.

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