Entscheidende Voraussetzung für ein effizienzsteigerndes Energiemanagement sind Daten.

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Das verborgene Potenzial Quick Wins für die Energieeffizienz

12.04.2022

Gewusst wie? Im dichten Geflecht aus rechtlichen Vorgaben, wirtschaftlichen Interessen und technologischen Möglichkeiten fällt es Industrieunternehmen oft schwer, eine zukunftsfähige Energiestrategie zu etablieren. Doch gemeinsam mit einem versierten Partner lässt sich praktisch überall erstaunliches Potenzial für einen nachhaltigeren und daher wirtschaftlicheren Energieverbrauch nutzen.

Risiko oder Chance? Für Industrieunternehmen hat sich durch immer anspruchsvollere Klimaschutzziele und eine beschleunigte Energiewende eine herausfordernde Gemengelage ergeben. Wachsende Risiken durch schlechte Netzqualität sowie stark ansteigende Kosten für CO2 und weitere Umlagen fordern beim Thema Energie nach weitsichtigen Lösungen.

Doch diese zu finden ist nicht immer leicht. Schließlich gilt es, eine Vielzahl rechtlicher, wirtschaftlicher und technischer Gesichtspunkte zu berücksichtigen. Um unter diesen Vorzeichen eine zukunftsfähige und kostensparende Energie- und CO2-Strategie zu entwickeln, ist ein hohes Maß an interdisziplinärer Expertise gefragt – über die aber selbst größere Industrieunternehmen nur selten verfügen. Als enger Partner von Industrie und Energiewirtschaft hat Tech-Konzern Schneider Electric sein ganzheitliches Portfolio an IoT-fähigen Technologie- und Softwarelösungen deshalb um ein spezialisiertes Beratungs- und Dienstleistungsangebot für das Energiemanagement ausgebaut.

Unterstützt durch diese Kombination aus Technologie und Serviceleistungen, ist es Industrieunternehmen möglich, bereits mit geringen Mitteln von erstaunlichen Einspar- und Entlastungspotenzialen zu profitieren. Für den Klimaschutz, aber gerade auch unternehmerisch bieten sich damit große Chancen.

Nachhaltig erfolgreicher

Dank der Möglichkeiten einer IoT-basierten Digitalisierung lässt sich Nachhaltigkeit aus unternehmerischer Sicht als Wert und Chance begreifen. Nachhaltiges Wirtschaften, weniger CO2-Emissionen und die Nutzung grüner Energien sind demnach nicht nur unliebsame Verpflichtungen, die der Industrie von Gesellschaft und Politik auferlegt werden. Mithilfe ganzheitlicher Vernetzung und intelligenter Software ist ein von Nachhaltigkeitserwägungen geleiteter Digitalisierungsansatz vor allem gleichbedeutend mit erheblichen ökonomischen Vorteilen. Will heißen: Mehr Ausfallsicherheit, Flexibilität und Energieeffizienz wirken sich nicht nur auf den ökologischen Fußabdruck aus, sondern machen sich auch bei den Betriebs- und Investitionskosten bemerkbar.

Ein besonders prägnantes Beispiel hierfür ist der Energieverbrauch. Diesen zu senken ist mit Blick auf den noch immer hohen Anteil fossiler Energieträger ökologisch sinnvoll. Gleichzeitig lassen sich damit aber auch wirtschaftliche Interessen verfolgen. Mit der Kombination aus digital vernetzten Feldgeräten und intelligenten Softwareanwendungen ist es in vielen Fällen schon heute möglich, ohne Produktivitätseinbußen weniger Energie zu verbrauchen.

Dabei geht es rein um die Effizienz, sprich um mehr Ergebnis pro Kilowattstunde. Auf diese Weise bedeutet ein reduzierter Energieverbrauch auch höhere Gewinnmargen. Vor dem Hintergrund rapide steigender CO2-Preise bis 2026 (von heute 30 auf dann 60 Euro pro Tonne) und deren Auswirkung auf die Energiekosten, wird die Nutzung solcher Einsparpotenziale schon bald wettbewerbsentscheidend sein.

Transparenz erhöhen, Einsparpotenziale finden

Entscheidende Voraussetzung für ein effizienzsteigerndes Energiemanagement sind Daten. Einsparpotenziale können nur dann gefunden und ausgenutzt werden, wenn jederzeit klar ist, welche Verbraucher wann und wieviel Energie benötigen. Um in diesem Sinne die Datentransparenz von Anlagen und Maschinen zu erhöhen, hat zum Beispiel der Tech-Konzern Schneider Electric ein vielfältiges Angebot an unterschiedlichen Zähl- und Messgeräten entwickelt. Darin enthalten sind unter anderem die Energiezähler der PowerLogic-Familie, mit denen sich Energieflüsse hochgenau und in Echtzeit überwachen lassen.

Mit Hilfe von Universalmessgeräten oder Netzanalysatoren ist es außerdem möglich, die Netzqualität permanent zu prüfen und zum Beispiel unzulässige Oberschwingungsbelastungen zu erkennen. Auf diese Weise lässt sich mit solchen, meist unkompliziert nachrüstbaren Komponenten, neben einer erhöhten Sichtbarkeit der Energieflüsse, auch von einer längeren Lebensdauer bestehender Systeme profitieren. Da engmaschig verbaute und kommunikationsfähige Messgeräte praktisch in Echtzeit detaillierte Informationen über die Stromflüsse liefern, können auch wertvolle Rückschlüsse auf die Zustände einzelner Lasten, etwa einer Pumpe oder eines Lüfters, gezogen werden. So lassen sich potenzielle Ausfälle erkennen und beheben, noch bevor sie geschehen – Stichwort vorausschauende Wartung.

Hochpräzise Messgeräte allein reichen aber noch nicht aus, um die Sichtbarkeit einer Anlage in puncto Energieverbrauch oder System Health zu optimieren. Die Messgeräte müssen ihre Daten auch durchgängig und idealerweise standortübergreifend an die Steuerungs- und Softwareebene kommunizieren. Schneider Electric hat hierfür seine offene und skalierbare IoT-Lösungsarchitektur EcoStruxure entwickelt.

Darin ist die Kommunikationsfähigkeit sämtlicher digital vernetzter Komponenten und Softwareapplikationen sichergestellt. Durch die Verwendung einer solchen, ganzheitlichen Lösungsarchitektur lässt sich die Entstehung von Datensilos und Insellösungen von Anfang an vermeiden. Für den langfristigen Erfolg eines Digitalisierungsprojekts ein schlichtweg essenzielles Kriterium.

Auswerten und Beraten

Sobald ausreichend Daten zu den unternehmensweiten Energieflüssen zur Verfügung stehen, lässt sich daraus Mehrwert generieren. Über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle können die erhobenen Daten zum Beispiel gesammelt und in visualisierter Form an den Bediener kommuniziert werden. Auf dem Weg zu einem tieferen Verständnis der Energieverteilung ist das ein erster, wichtiger Schritt. Schneider Electric hat zu diesem Zweck mit dem EcoStruxure Power Monitoring Expert ein auf der Edge Control-Ebene angesiedeltes Softwaretool auf den Markt gebracht, das neben einer Vielzahl an Filter-, Vergleichs- und Visualisierungsmöglichkeiten, zusätzlich mit Funktionen für ein intelligentes Alarmmanagement ausgestattet ist.

Damit werden Anomalien nicht einfach nur gemeldet und erkannt, sondern können auch gespeichert und kategorisiert werden. Für entsprechend ausgebildete Expertinnen und Experten bietet das Tool also ein wertvolles Hilfsmittel, um auf Basis der aufbereiteten Informationen fundierte Analysen, Prognosen und Handlungsempfehlungen zu erstellen. Schneider Electric zum Beispiel hat seine Hard- und Softwarelösungen für die digitalisierte Energieverteilung daher um solche Beratungsdienstleistungen erweitert.

Diese decken neben technischen Detailfragen vor allem rechtliche und kaufmännische Facetten der Energieversorgung ab – einschließlich des Abschließens von Energieverträgen. Damit ist es in vielen Fällen möglich, schnell und ohne großen Aufwand, von ungeahnten Einsparpotenzialen zu profitieren. Ein gutes Beispiel dafür ist die Umsetzung eines aktiven Lastmanagements zur Vermeidung von Lastspitzen.

Gerade Lastspitzen stellen in vielen Industriebetrieben einen bedeutenden Kostenfaktor dar. Wenn zum Beispiel nach den Weihnachtsferien sämtliche elektrothermischen Prozesse eines Betriebs zeitgleich hochgefahren werden, sorgt die daraus resultierende Leistungsnachfrage für eine außergewöhnliche Belastung der Netze. Und das kostet. Auch wenn es sich dabei oftmals nur um kurzfristige Ereignisse handelt, können entsprechende Lastspitzen teure Netzentgelte nach sich ziehen. Doch schon mit einfachen Mitteln lässt sich hier Abhilfe schaffen.

Werden Lastgänge mithilfe entsprechender, transparenzsteigernder Messgeräte und Softwaretools detailliert überwacht und geplant, ist es möglich, die Fahrweise von Verbrauchern und (falls vorhanden) Erzeugern so zu optimieren, dass es zu keinen kostenintensiven Überlagerungen kommt. Im erwähnten Fall des gleichzeitigen Anfahrens elektrothermischer Prozesse könnten die Lastspitzen beispielsweise allein durch ein zeitlich versetztes Einschalten der Maschinen vermieden werden. Schon so ließen sich die Kosten für Netzentgelte um etwa 30 Prozent reduzieren. Oftmals liegt der Return of Investment, den die Implementierung eines aktiven Lastmanagementsystems bietet, bei deutlich weniger als einem Jahr. Ohne entsprechende Datentransparenz und Beratung bleiben diese sehr leicht nutzbaren, aber dennoch enormen Einsparpotenziale den meisten Betreibern allerdings verborgen.

Energieeffizienz durch optimierte Netzqualität

Ein weiterer Ansatzpunkt zur vergleichsweise unkomplizierten Steigerung der betrieblichen Energieeffizienz ist die Netzqualität. Immer mehr nicht lineare Erzeuger und Lasten sorgen durch die zunehmende Verwendung von Leistungselektronik, wie sie in PV-Anlagen, Elektroautos oder Batteriespeichern zum Einsatz kommt, für eine Verzerrung des idealerweise sinusförmigen Spannungsverlaufs.

Die auf diese Weise entstehenden Oberschwingungsströme werden in das Netz zurückgespeist und belasten die elektrische Infrastruktur meist über Gebühr. Darüber hinaus darf die Blindleistungskorrektur nicht vergessen werden. Die Folge: Neben einem erhöhten, ineffizienten Verbrauch durch eine geringere Wirkleistung ist auch das eingesetzte, elektrische Equipment in Gefahr. So kann es etwa im Anlagenraum oder an der Schaltanlage zu zusätzlicher Erwärmung kommen oder Geräte werden durch extreme Einschaltspitzen zerstört.

Hinzu kommt, dass es durch das Auftreten von Oberschwingungen oder sehr kurzzeitigen Spannungseinbrüchen auch zu erheblichen und kostspieligen Störungen einer IT-Anlage kommen kann. Um die daraus resultierenden Systemabstürze und Betriebsausfälle zu vermeiden, ist es auch in diesem Fall entscheidend, auf eine breite Datenbasis zurückgreifen zu können.

Nur wenn Klarheit darüber besteht, wie, wann und wo die Netzqualität massiv gestört ist, kann den Folgen aktiv entgegengewirkt werden. Auch hier zahlt sich also eine Kombination aus intelligenten Messgeräten, visualisierender Software und fachkundiger Beratung aus. In vielen Fällen ist es dann bereits möglich, nur mit dem gezielten Einsatz von Oberwellenfiltern eine Anlage deutlich energieeffizienter und sicherer aufzustellen.

Fazit: Quick-Wins fürs Klima

Nicht immer braucht es den ganz großen Wurf. Schon mit vergleichsweise geringen Mitteln lassen sich in den meisten Industrieanlagen erhebliche Effizienzgewinne nutzen. Neben einer exakten Kenntnis der rechtlichen Rahmenbedingungen spielt dabei die Schaffung einer hohen Datentransparenz eine entscheidende Rolle. Nur so lassen sich Ineffizienzen und Einsparpotenziale beim Energieverbrauch zielgenau ausfindig machen und nutzen.

Wie sich unter anderem bei Lastmanagement und Netzqualität zeigt, ist es dann bereits mit relativ einfachen Mitteln möglich, von einem schnellen RoI zu profitieren und angesichts steigender CO2-Preise für die Zukunft gewappnet zu sein. Um dabei auch für individuelle Anwendungsfälle und unterschiedliche Zielmärkte die jeweils beste Strategie zu finden, ist es ratsam, sich an einen auf diese ganzheitlichen Lösungsansätze spezialisierten Partner zu wenden.

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