Den Energie­verbrauch im Griff

von Martin Reichinger

In Zeiten weiter steigender Energie­kosten und drohender Strafzahlungen bei Nichterreichen der Kyoto-Ziele ist es ein Gebot der Stunde, die Energieeffizienz zu verbessern. Der Energieverbrauch kann aber nur verbessert werden, wenn er bekannt ist – idealerweise bis aufs Genaueste. Der Aufzeichnung­ der Verbräuche kommt deshalb eine zentrale­ Bedeutung­ zu. Mit APROL EnMon bietet B&R ein System, das Stand-alone­ oder in Prozessleitsysteme integriert­, permanentes Energiemonitoring zur Verfügung stellt.

Der politische Druck auf die Industrie, energie­effiziente Produkte möglichst ressourcen­schonend zu fertigen, nimmt weltweit zu. In allen Märkten ist eine zunehm­ende Sensibilisierung für dieses Thema zu spüren. Dazu trägt auch die im Juni 2011 veröffentlichte Norm EN/ISO 50001 Energie-managementsysteme bei.

Die Gesamteffizienz einer Maschine, Fertigungs­linie oder Anlage hängt auch von der verwendeten Antriebs- und Steuerungstechnik ab. Auf diesem Gebiet sind ­Lösungen zur optimalen Auslegung von Motoren und Antriebskomponenten sowie Antriebe mit energiesparenden Möglichkeiten wie der Cold-Plate-Schaltschrankmontage – einer Zwischenkreiskopplung – und der aktiven Rückspeisung der Bremsenergie ins Stromnetz wichtige Ansatzpun­kte.

Unabhängiges Energiemonitoring

Das Energiemonitoring, mit APROL EnMon von B&R, unterstützt Anwender bei der Umsetzung der ISO 50001 und hilft ihnen, durch Verbesserung der Energie­effizienz finanzielle Einsparungen zu erzielen und so ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. Indem die Wechselwirkung zwischen Energie- und Herstellungskosten ermittelt wird, kann der Verbrauch in Kalku­lation und Kostenrechnung eingehen oder nach dem Verursacherprinzip direkt verrechnet werden.

Hiermit werden Einsparpotenziale identi­fiziert und Einsparprojekte gerechtfertigt. Bei allen Energiearten lassen sich so maximale Energiekostensenkungen erzielen. Indem die Stromversorgung überwacht wird, werden zudem Ausfallzeiten verringert und ungeplante Abschaltungen vermieden.

Die Energieeffizienz-Lösung APROL EnMon unterstützt den kontinuierlichen Verbesserungsprozess, entweder im Stand-alone-­Betrieb oder in bestehende APROL-Pro­zessleit­systeme integriert. Alle relevanten Energieverbräuche werden gemessen, aufgezeichnet und ausgewertet. Energieberichte und Diagramme werden für einzelne Maschinen­, Teilanlagen, für ganze Anlagen oder das gesamte Unternehmen erstellt.

Gebrauchsfertige Lösung

Ausgeliefert wird das System vorinstalliert auf einem schaltschranktauglichen Industrie­-PC, dem Automation PC 910 von B&R. Die Inbetriebnahme und Para­metrierung erfolgt besonders schnell, weil Software und Hardwarekonfiguration bereits enthalten sind. Lediglich die Netzwerkeinstellungen müssen noch angepasst und die Sensoren samt Zuordnung zu Softwaretemplates in einer Tabelle eingetragen werden. Danach wird die Applikations­software automatisch generiert und geladen.­ Zentrale Komponente des Systems­ ist neben­ Operatorsoftware und Entwicklungs­um­gebung eine leistungsfähige Datenbank mit SQL-Interface. Sie wird auf dem extrem stabilen­ Betriebssystem Suse Linux Enterprise Server betrieben und dient der historischen­ Speicherung aller benötigten Energiedaten.

Der Datenzugriff erfolgt ohne Software­installation mittels Webbrowser von Arbeits­platzrechnern an beliebigen Standorten aus. Daher wird das System meist ohne­ Monitor in einem Schaltschrank verbaut. Die Anzahl der benötigten EnMon-Controller­ hängt von Anzahl und Art der Messstellen sowie von der Verarbeitungsart der Daten ab. Ein Controller liest in der Regel­ Energiedaten einiger hundert Messstellen aus und verarbeitet sie. Weitere Controller können bei Bedarf problemlos hinzugefügt werden. Die Daten kommen über gängige Industrieschnittstellen wie POWERLINK, Modbus TCP, Profibus oder Ethernet?/?IP in das Monitoringsystem.

Alle Energiearten integriert

Das Energiemonitoring ist nicht auf elektrische Energie beschränkt. Es unterstützt alle Energiearten, die in dem generisch aufgebauten System völlig frei definierbar sind und kundenspezifisch benannt werden können. So fließen neben der elektrischen Energie auch Öl, Gas, Dampf oder Fernwärme sowie Medien ein, die häufig nicht zur Energie gezählt werden, wie Druckluft oder Wasser.

Spannungen, Ströme, Frequenzen und Blindanteile auf allen Phasen misst das Energie­messmodul für elektrische Leistung X20AP. Es misst bis zur 31. harmonischen Überschwingung und erkennt dadurch auch Verunreinigungen der lokalen elek­trischen Netze mit Oberwellen. Diese entstehen­, wenn Wechselrichter exzessiv eingesetzt werden, um Energie zu sparen.

Den Durchfluss misst das Eingangsmodul X20AI für analoge Messsignale. Digitale Messimpulse misst das Zählermodul X20DC. Das Schnittstellenmodul X20CS mit integriertem M-Bus Master erlaubt die Anbindung­ von bis zu 250 Gas-, Wasser-, Strom-, Wärme- oder Impulszählern mit M-Bu­s-Anschluss. Prinzipiell kann die gesamte­ Palette der X20-IO-Module verwendet werden­.

Aussagekräftige Berichte

Für die Inbetriebsetzung, Wartung und Instandhaltung bietet das EnMon Dashboard Energiemanagern und deren Mitarbeitern eine webbasierte Berichtsumgebung sowie eine leistungsfähige Systemdiagnose- und Operatorumgebung. Es beinhaltet zwei rollen­- und aufgabenspezifisch maßgeschneiderte Bedienoberflächen.

Es berücksichtigt dabei auch die Hierarchie Hauptverteiler/Unterverteiler/Verbraucher, indem es eine selektive Anwahl aller im System­ verfügbaren Energiemessstellen in der Gliederung nach Bereich, Teil­bereich und Verbraucher ermöglicht. Zahlreiche vorkonfigurierte Verrechnungs- und Analyse­berichte bis zur Trendanalyse stehen den Anwendern in unterschiedlichen Darstellungsarten zur Verfügung: als tabellarischer Report, Balken- oder Kreisdiagramm sowie in Form verschiedener Trenddarstellungen.

Komfortabel messen und steuern

Mithilfe zahlreicher Module können Energie­verbrauchsdaten exakt berechnet werden:

// zum einen das FlowCalculation-Modul zur Berechnung des Durchflusses in unterschiedlich geformten Leitungen (Blenden, Düsen etc.) mit sehr hoher Genauigkeit und

// zum anderen das PowerCalculation-Modul zur Berechnung der Wärmeleistung/-energie von Wasser und Dampf.

Ein weiteres Mittel ist das Lastmanagement, mit dem sich Spitzenlasten beherrschen lassen. Darüber hinaus wendet es ungeplante Abschaltungen ab, die durch plötzlich entstehende Überlasten verursacht werden. Parametrierbare Control-Module in der Software ermöglichen ein manuelles oder automatisches Zu- und Wegschalten von Lasten mit wählbaren Prioritäten und definierbarem Zeitverhalten.

Zusätzlich berücksichtigt werden tageszeit- oder saisonabhängige Tarife und frei definier­bare Feiertage. Hohe Lasten können dadurch in Zeiten verschoben werden, wo Niedrigtarife genutzt werden können. Dies trägt wesentlich zur Kosteneinsparung bei.

Hilfe zur Optimierung des Energieverbrauchs

Ein Energiemonitoringsystem unterstützt als skalierbare, gebrauchsfertige und integrier­bare Lösung bei der Optimierung des Energieverbrauchs. Dadurch können trotz steigender Energiepreise die Stück­kosten in der Produktion gesenkt und gleichzeitig die Energiereserven gesichert werden. Eine solche Lösung kann ebenso an der kleinsten Einzelmaschine wie an der größten Prozessanlage sinnvoll zur Wirkung kommen. Auch einflussreiche Randerscheinungen wie die umgebenden Neben­betriebe oder Gebäude werden damit­ in ein ganzheitliches Energie­management eingebunden.­

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