Ganzheitlicher Ansatz für Energiemanagement nach DIN EN16001 bzw. ISO 50001

Alle Unternehmen nut zen zur Kontrolle und Steuerung ihrer Abläufe unterschiedlichste Managementsysteme. Beispielsweise ist jede wöchentliche Produktions- und Terminabstimmung eine Regelung, um Prozesse festzulegen bzw. Unternehmensziele umzusetzen. Beispiele standardisierter Managementsysteme, die viele Unternehmen bereits erfolgreich umgesetzt haben, sind:

› Qualitätsmanagement nach EN ISO 9000 ff.

› Umweltmanagement nach EN ISO 14001 ff.

Neben den in erster Linie gewünschten Qualitätsverbesserungen und einer Reduzierung der Umweltbelastung können beide Richtlinien auch einen erheblichen Marketingeffekt erzielen.

So wie der Aufbau der ISO 14001, der der ISO 9001 entspricht, stand der Norm für das Energiemanagement EN 16001 die Regelung für das Umweltmanagement Pate. Zur Internationalisierung wurde aus der DIN EN 16001 weitgehend die DIN EN ISO 50001. Diese ist seit Juli 2011 gültig und ersetzt 2012, mit einer Übergangsphase bis Ende April 2013, die Norm DIN EN16001.

Gründe für die Einführung eines Energiemanagementsystems

› Reduktion des Energieverbrauchs und damit der
Energiekosten

› möglicher Profit durch gesetzliche Ausgleichsregelungen

› nachhaltiges Wirtschaften und so verbesserter Umweltschutz

› Nutzung des Energiemanagements als Marketinginstrument

Die Einführung eines ­Energiemanagementsystems bedeutet für ein produzierendes Unternehmen nicht nur zusätzlichen Aufwand, sondern auch große Chancen, denn es soll durch einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess nicht nur eine einmalige Energiekostenersparnis erreicht werden. Das Ziel besteht darin, fortlaufend den Energieverbrauch und somit Energiekosten zu reduzieren. Die Mitarbeiter des Unternehmens werden dauerhaft sensibilisiert, in­effiziente Energieverbrauchsmechanismen zu entdecken, zu bewerten, zu minimieren oder gar zu beseitigen.

Gesetzliche Ausgleichsregelungen, die ab 2013 in Deutschland nur noch Unternehmen erhalten, die ein Energiemanagement nach ISO 50001 eingeführt haben, sind ein weiterer großer Anreiz.

Der Anlagenbauer Lingl, ein Spezialist rund um die Wertschöpfungskette bei der Produktion von keramischen Baustoffen, kann die Anlagenbetreiber bei der Einführung und Umsetzung eines Energiemanagement-systems kompetent unterstützen und das in dreifacher Hinsicht:

› Engineering

› Energie-Monitoring-Software

› Hardware-Installation

1 Engineering

Zur Einführung eines EMS wird der Energieberater, der das zu zertifizierende Unternehmen unterstützt, einen Gesamtüberblick über die Energieflüsse der Produk­tionsstätte erhalten. Hierzu muss die Fabrik bzw. die Produktionslinie in sogenannte Messräume zerlegt werden. Ein Messraum ist definiert als Produktionseinheit mit Eingangs- und Ausgangsparameter sowie der beeinflussenden Faktoren für den Verbrauch von Energie (z.B. die Umgebungstemperatur).

1.1 Beispiel Tunnelofen

Eingangsparameter

› Strom

› Gas

› Druckluft

› Zuluft

› Tonnage an Ziegel mit x Eingangsfeuchte

Ausgangsparameter

› Abgasmenge

› Heißluftmenge

› Tonnage an Ziegel mit y Ausfahrttemperatur

› Unterwagentemperatur

Faktoren

› Brennwert des Brennstoffs

› Umgebungstemperatur

Die Energiefaktoren sind unabdingbar, um Verbräuche, z.B. zwischen verschiedenen Standorten oder auch Jahreszeiten, sicher vergleichen zu können.

Generell ist zum Zeitpunkt der Zertifizierung (Erst-Audit) noch keine zusätzliche Ausrüstung notwendig, weder Messausrüstung noch Monitoring-Software. Wichtig ist es, die Energie- und Produktionsflüsse in den Messräumen schlüssig darzulegen. Für das Erst-Audit ist es vorteilhaft, wenn bereits Vorschläge ausgearbeitet werden, was in den folgenden jährlichen Audits präsentiert werden soll, beispielsweise:

› Erstellung eines Energie-Monitoring-Systems

› Installation von bestimmten Messeinrichtungen im ersten Jahr nach der Zertifizierung (für das 1. Überwachungsaudit)

› Maßnahmen zur Energieverbrauchsreduzierung im ersten Jahr nach der Zertifizierung

› Einrichtung von weiteren Messeinrichtungen im zweiten Jahr nach der Zertifizierung (für das 2. Überwachungsaudit)

› Maßnahmen zur Energieverbrauchsreduzierung im zweiten Jahr nach Zertifizierung

Durch Lingls jahrelange Erfahrung bei der Installation und Inbetriebnahme von Betriebsdatenerfassungssystemen (BDE), und auch durch die Unterstützung bei Audits selbst, kann der Produzent auf einen kompetenten Partner für den Energieberater zurückgreifen.

2 Energie-Monitoring-Software (EMS)

Ein Energiemanagementsystem basiert auf der Erfassung von Daten und den daraus gewonnenen Erkenntnissen zur Optimierung des Produktionsprozesses und zur Planung neuer Einrichtungen zur Reduzierung der Energieverbräuche.

Spätestens nach der erfolgreichen Zertifizierung bis zum ersten Überwachungsaudit wird es notwendig, werksübergreifend Verbrauchs- und korrespondierende Produktionsdaten zu sammeln.

Es gibt einige Softwaretools rund um das Thema
Energie-Monitoring. Die bisher am Markt erhältlichen Programme sind allerdings Expertensysteme oder enthalten nicht alle notwendigen Funktionen. Ein wesentliches Kriterium für eine „lebende“ Energie-Monitoring-Software ist, dass mit Grundkenntnissen in der SPS-Technik und Parametrierfunktionalität die Erfassung und Auswertung entsprechend dem Detaillierungsgrad des Energiemanagements erweitert werden kann. Nach dem Motto „Wer kann heute schon wissen, welche Einflussfaktoren morgen relevant sind“ muss die Software über diese Parametrier-Flexibilität verfügen (»1).

Simatic-S7-Bausteine lesen die digitalen und analogen Werte ein und bereiten diese auf. Ein Datenbankkonzentrator liest dies über OPC-Serveranbindung ein und archiviert die Ergebnisse auf einer SQL-Serverdatenbank. Lingl liefert hierzu einen umfangreichen S7-Funktionsbausteinpool als Rüstzeug für notwendige Erweiterungen mit.

Mitunter sind folgende Steuerungsbausteine notwendig:

› Analogwerte einlesen und konvertieren

› Zählerbausteine

› Umrechnungs- und Normierungsbausteine

› ….

Neue intelligente sogenannte Smart-Zähler oder auch Multifunktionsgeräte, d.h., intelligente Zähleinrichtungen, können über Feldbussysteme eingelesen werden (CAN-Bus, Profibus oder Profinet/Ethernet).

Da nur die wenigsten Produktionsbetriebe mit neuesten Steuerungskomponenten ausgestattet sind, werden auch ältere Steuerungssysteme (z.B. Simatic S5) im Projekt bewertet. Danach wird entschieden, ob es sinnvoll ist, die Daten aus verschiedenen Steuerungsgenerationen zu holen, oder ob es einfacher ist, sogenannte Intelligente Klemmen zu setzen und an eine Simatic S7 anzukoppeln.

Sobald die Messstellen in der EMS definiert sind, können diese einem oder mehreren Messräumen zugeordnet werden (»2).

Ab diesem Moment ermöglicht dann das Ausgabefenster die vollgraphische bzw. tabellarische Darstellung der Messwerte (»3).

Folgende Darstellungsfunktionen werden angeboten:

› Auswahl des darzustellenden Messraums

› Auswahl der Messstellen im Messraum

› graphische oder tabellarische Messwertausgabe

› wählbarer Ausgabezeitraum von Tag, Monat bzw. Jahr

› freie Datumseingabe zur Anzeige vergangener Messwerte

› Linealfunktion

› Zoomfunktion

› Exportfunktion in Excel und PDF-Reporting

Das Energiemanagement erfordert auch die routinemäßige Überprüfung der Funktionstüchtigkeit von installierten Messausrüstungen. Die Software unterstützt dies in zweifacher Weise: Erstens kann für jede Messstelle eine untere und obere Grenzwertalarmierung vorgegeben werden. Zweitens ermöglicht das Bilden von berechneten Messstellen (Beispiel: Gesamtstromverbrauch minus Summe der Einzelstromverbräuche) die Lokalisierung von steigendem Trafoverlust oder Messstellendrift.

Die Server-Software ist auf einem Standard-PC lauffähig, ohne spezielle CPU- und Speicheranforderungen. Alle Daten werden lokal auf dem Server-PC gespeichert. Die für ein lückenloses Energiemanagement notwendige Datensicherheit kann über die automatische Datenbanksicherung lokal oder auch dezentral auf einem separaten Server gewährleistet werden.

Die Philosophie der EN 50001 ist, dass alle Mitarbeiter im Unternehmen über das Energiemanagement Bescheid wissen und dies auch entsprechend ihren Möglichkeiten mittragen und weiter voranbringen. Deshalb wurde die Software so konzipiert, dass gleichzeitig an verschiedenen Clients gearbeitet werden kann. Passwortabhängige Bedienberechtigungen ermöglichen hier eine benutzergerechte Softwarefreigabe.

3 Hardwareinstallation

Entsprechend den Auswertungen und Ergebnissen des Energiemanagements, auch auf Basis des EMS, sind jährlich energetische Verbesserungen zu planen und bei den Audits nachzuweisen. Lingl kann aufgrund seiner umfangreichen Erfahrung im Anlagenbau und in der Verfahrenstechnik beratend und unterstützend zur Seite stehen. Für viele Maßnahmen zur Energieeinsparung können belastbare Konzepte und Projekte ausgearbeitet werden, beispielsweise:

› Test von Leckagen (Luft, Gas)

› Überprüfung des Rohmaterials, des Trocken- und des Brennprozesses

› Tausch von Kompressoren

› Einbau von Frequenzreglern, energieeffizienten Elektromotoren, zusätzlichen Strom-, Gas-, Wasserzählern und Luftmengenmessern

Von relativ einfachen Servicetätigkeiten bis hin zu komplexen Maßnahmen ist das ganze Spektrum möglich. Um den Nachweis des Nutzens der jährlichen Verbesserungen führen zu können, ist dann die Erweiterung des EMS erneut notwendig.

4 Zusammenfassung

Ein wesentlicher Bestandteil eines Energiemanagement-Systems ist die Energie-Monitoring-Software EMS. Sie unterstützt das Unternehmen beim Erfassen der notwendigen energierelevanten Daten und hilft durch die möglichen Auswertungen bei der Entscheidungsfindung für zukünftige Investitionen. Der kontinuierliche innerbetriebliche Verbesserungsprozess zur Minimierung des Energieverbrauchs benötigt eine einfach zu bedienende und erweiterbare Software. Lingl bietet neben dieser Software auch die Unterstützung bei Konzept- und Projektausarbeitung zur Energieeinsparung. Somit kann man von optimalen Voraussetzungen für das Einführen eines aktiven Energiemanagements ausgehen.

Das Energie-Monitoring-System ist ein „green tec by Lingl“-Produkt. Unter diesem Begriff hat Lingl alle Innovationen für effiziente Produktionstechnik sowie optimierte Prozesse entlang der grobkeramischen Wertschöpfungskette zusammengefasst. Ziel dieser Entwicklungen ist es, die Umwelt deutlich weniger zu belasten und langfristig Betriebskosten zu senken. Weitere erprobte Lösungen und Produkte unter dem Label „green tec by Lingl“ werden in den kommenden Monaten veröffentlicht.