07001 Leitfaden zum Aufbau einer automatisierten Energiedatenerfassung
|
Energieeffizienz ist in aller Munde. Doch vielfach ist nicht klar, wo, wie und warum ein Großteil der Energie verbraucht wird. Ein erster Schritt liegt in der Aufnahme und Erfassung der vermeintlichen Großverbraucher. Dem folgend stellt eine automatisierte Datenerfassung mittels Messtechnik die nächsthöhere Stufe des Detailniveaus für die Messdaten dar. Der Erkenntnisgewinn aus einer automatisierten Erfassung liegt dabei um ein Vielfaches höher. Schwerpunkt des nachfolgenden Beitrags ist der Aufbau einer automatisierten Energiedatenerfassung. Dabei stehen der effiziente Einsatz von Messtechnik unter Berücksichtigung unterschiedlicher Schnittstellen sowie die Anwendungsbereiche der Messwerte im Vordergrund. Der Leitfaden folgt einem Modulansatz, aus dem sich die relevanten Aspekte herausgegriffen werden können. Anhand eines Praxisbeispiels wird der Nutzen der automatisierten Energiedatenerfassung unterstrichen. Arbeitshilfen: von: |
1 Grundlagen
Bevor eine automatisierte Energiedatenerfassung aufgebaut wird, müssen die Rahmenbedingungen, die eigene Zielsetzung sowie allgemein gültige Erfolgsfaktoren berücksichtigt werden. Damit wird das Fundament für den Aufbau sowie für entsprechend effektive und effiziente Ergebnisse gelegt. Die automatisierte Energiedatenerfassung liefert Unternehmen die Grundlage für ihr innerbetriebliches Energiemanagement. Die Größe des Unternehmens ist dabei unerheblich. Vielmehr liefern der Anteil und die Höhe der Energiekosten einen wesentlichen Anhaltspunkt. Nachfolgend werden die Erfolgsfaktoren als wesentlicher Ausgangspunkt sowie die organisatorischen und technischen Rahmenbedingungen aufgezeigt. Die DIN EN ISO 50001 als Norm für Energiemanagementsysteme liefert entsprechende Vorgaben im Rahmen der internationalen Standardisierung.
1.1 Erfolgsfaktoren
Bei der Dimensionierung eines Monitoringsystems stellt sich immer die Frage, wie hoch der Investitionsaufwand sein kann oder sollte. Die Rahmenbedingungen sowie vorhandene Infrastrukturen sind maßgeblich für das Investitionsvolumen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit der nachfolgenden Rechenregel ein realistischer Einstieg – insbesondere vor dem Hintergrund angestrebter Amortisationszeiten – gewährleistet werden kann.
Rechenregel Investitionshöhe
Mithilfe der 3 %-Regel kann ein effizientes Kosten-Nutzen-Verhältnis der Investitionskosten ermittelt werden. Für ein Investitionsvolumen von bis zu 3 % der jährlichen Energiekosten ist ein schlagkräftiges System zur automatisierten Energiedatenerfassung realisierbar. Dabei kommt dem Messkonzept eine besondere Bedeutung zu. Die Identifikation und Festlegung von Messpunkten sollte stets eine Abwägung zwischen Messaufwand und Einflusspotenzial beinhalten. Die Messung des Wasserverbrauchs von sanitären Einrichtungen verspricht in der Regel kaum Einsparmöglichkeiten, kann jedoch aufgrund der Messung eines rohrgebundenen Mediums vergleichsweise hohe Kosten für die notwendige Messtechnik verursachen. Im Gegensatz dazu ist eine Stromverbrauchsmessung des Druckluftkompressors in der Regel relativ schnell zu installieren mit oftmals sehr aufschlussreichen Erkenntnissen zum Betriebsverhalten und entsprechendem Einflusspotenzial.
Mithilfe der 3 %-Regel kann ein effizientes Kosten-Nutzen-Verhältnis der Investitionskosten ermittelt werden. Für ein Investitionsvolumen von bis zu 3 % der jährlichen Energiekosten ist ein schlagkräftiges System zur automatisierten Energiedatenerfassung realisierbar. Dabei kommt dem Messkonzept eine besondere Bedeutung zu. Die Identifikation und Festlegung von Messpunkten sollte stets eine Abwägung zwischen Messaufwand und Einflusspotenzial beinhalten. Die Messung des Wasserverbrauchs von sanitären Einrichtungen verspricht in der Regel kaum Einsparmöglichkeiten, kann jedoch aufgrund der Messung eines rohrgebundenen Mediums vergleichsweise hohe Kosten für die notwendige Messtechnik verursachen. Im Gegensatz dazu ist eine Stromverbrauchsmessung des Druckluftkompressors in der Regel relativ schnell zu installieren mit oftmals sehr aufschlussreichen Erkenntnissen zum Betriebsverhalten und entsprechendem Einflusspotenzial.
1.2 Organisation & Technik
Verantwortung in einer Hand
Sowohl organisatorische als auch technische Rahmenbedingungen beeinflussen die kritischen Erfolgsfaktoren für den Aufbau der automatisierten Energiedatenerfassung. Auf organisatorischer Seite spielt die Verantwortlichkeit eine wesentliche Rolle. Die Verantwortung für die Energiedatenerfassung sollte in der Hand einer Person oder einer Abteilung liegen. Der Zugriff auf die Daten wiederum kann verantwortungsbezogen gestaltet werden. Schließlich möchte ein Produktionsleiter die Messdaten aus einer anderen Perspektive betrachten als das Controlling oder die Buchhaltung.
Sowohl organisatorische als auch technische Rahmenbedingungen beeinflussen die kritischen Erfolgsfaktoren für den Aufbau der automatisierten Energiedatenerfassung. Auf organisatorischer Seite spielt die Verantwortlichkeit eine wesentliche Rolle. Die Verantwortung für die Energiedatenerfassung sollte in der Hand einer Person oder einer Abteilung liegen. Der Zugriff auf die Daten wiederum kann verantwortungsbezogen gestaltet werden. Schließlich möchte ein Produktionsleiter die Messdaten aus einer anderen Perspektive betrachten als das Controlling oder die Buchhaltung.
Auf technischer Seite haben die bestehenden Infrastrukturen einen maßgeblichen Einfluss. Bestehende Infrastrukturen sind in jedem Fall zu erfassen und zu berücksichtigen. Schließlich wurden hierfür vorab bereits Investitionen getätigt. Außerdem verspricht die Nutzung dieser Messgeräte einen schnellen Einstieg ohne umfangreichen Installationsaufwand.
1.3 Normen
DIN EN ISO 50001
Die DIN EN ISO 50001 liefert vonseiten der Standardisierung entsprechende Vorgaben. Die DIN EN ISO 50001, der internationale Nachfolger der DIN EN 16001, gibt den Rahmen für die Zertifizierung eines Energiemanagementsystems vor. Die Zertifizierung durch ein entsprechend akkreditiertes Unternehmen stellt die Bestätigung der Existenz eines solchen Managementsystems dar. Ob eine Zertifizierung angestrebt wird, kann von entsprechenden gesetzlichen Rahmenbedingungen abhängig gemacht werden. Dies ist in Deutschland seit der Novelle des Energie- und Stromsteuerrechts seit 01.01.2013 Realität. Ein Energiemanagementsystem kann aber auch ohne Zertifizierung bestehen und sich lediglich an der Norm orientieren. Darüber kann und muss jedes Unternehmen bedarfsbezogen selbst entscheiden.
Die DIN EN ISO 50001 liefert vonseiten der Standardisierung entsprechende Vorgaben. Die DIN EN ISO 50001, der internationale Nachfolger der DIN EN 16001, gibt den Rahmen für die Zertifizierung eines Energiemanagementsystems vor. Die Zertifizierung durch ein entsprechend akkreditiertes Unternehmen stellt die Bestätigung der Existenz eines solchen Managementsystems dar. Ob eine Zertifizierung angestrebt wird, kann von entsprechenden gesetzlichen Rahmenbedingungen abhängig gemacht werden. Dies ist in Deutschland seit der Novelle des Energie- und Stromsteuerrechts seit 01.01.2013 Realität. Ein Energiemanagementsystem kann aber auch ohne Zertifizierung bestehen und sich lediglich an der Norm orientieren. Darüber kann und muss jedes Unternehmen bedarfsbezogen selbst entscheiden.
Forderungen der Norm
Die Norm DIN EN ISO 50001 verlangt ein Energieerfassungssystem. Dabei werden jedoch keine Angaben in Bezug auf die Ausführung des Systems (manuell, teilautomatisiert, vollautomatisiert) gemacht. Im Rahmen der kontinuierlichen Verbesserung des Managementsystems fällt jedoch auch das Messsystem in diesen Verbesserungsprozess, sodass der Ersatz einer manuellen Ablesung durch automatisierte Erfassung eine solche Verbesserung umfassen kann.
Die Norm DIN EN ISO 50001 verlangt ein Energieerfassungssystem. Dabei werden jedoch keine Angaben in Bezug auf die Ausführung des Systems (manuell, teilautomatisiert, vollautomatisiert) gemacht. Im Rahmen der kontinuierlichen Verbesserung des Managementsystems fällt jedoch auch das Messsystem in diesen Verbesserungsprozess, sodass der Ersatz einer manuellen Ablesung durch automatisierte Erfassung eine solche Verbesserung umfassen kann.
Die Benennung des Energiemanagers und des Energieteams spiegelt die oben bereits aufgeführte Zuordnung von Verantwortlichkeiten wider.
1.4 Zusammenfassung der Grundlagen
Der Aufbau eines Energiemonitoringsystems erfordert die Prüfung der Rahmenbedingungen sowie die klare Definition von Verantwortlichkeiten. Zudem ist das Ziel der Erfassung zu definieren, z. B. zum Transparenzgewinn oder als Teil eines Energiemanagementsystems auf Grundlage der international gültigen Norm ISO 50001.
2 Methodik
Auf Basis der dargelegten Erfolgsfaktoren wird nun die Methodik zum Aufbau der automatisierten Energiedatenerfassung entwickelt und schrittweise dargelegt. Ausgehend von dem Vorgehensmodell für die Identifikation von Messpunkten über die Definition von Kennzahlen bis hin zur Bewertung von Einsparpotenzialen wird eine durchgehende Vorgehensweise aufgezeigt, die das Ergebnis, nämlich die Steigerung der Energieeffizienz, als eindeutiges und klar definiertes Ziel ausweist. Die automatisierte Energiedatenerfassung stellt hierfür die Grundlage und den Ausgangspunkt dar.
2.1 Vorgehensmodell
Top-down-Vorgehen
Das Vorgehensmodell liefert eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, um die Datenerfassung strukturiert aufzubauen. Dabei bietet sich die Aufnahme aller aktuell möglichen und als notwendig erachteten Messpunkte an, um anschließend eine stufenweise Ausplanung vornehmen zu können. Für ein strukturiertes Vorgehen zur Identifikation von sinnvollen Messpunkten bietet sich ein Top-down-Ansatz an. Dabei wird dem Energiefluss im Unternehmen von der Einspeisung bis zur letzten Verwendung gefolgt. Die Einspeisung ist der Übergabepunkt des Energieversorgers. Je nach Unternehmens- oder Standortgröße können auch mehrere Einspeisepunkte vorliegen, die in der Regel mit fernauslesbaren Zählern ausgestattet sind. Entlang der Energieverteilung über entsprechende Knotenpunkte (z. B. der Niederspannungshauptverteilung beim Strom) fließt die Energie zu den Endabnehmern. Dies sind Maschinen, Anlagen oder Einzelaggregate, die die letzte Transformation der Energie vornehmen.
Das Vorgehensmodell liefert eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, um die Datenerfassung strukturiert aufzubauen. Dabei bietet sich die Aufnahme aller aktuell möglichen und als notwendig erachteten Messpunkte an, um anschließend eine stufenweise Ausplanung vornehmen zu können. Für ein strukturiertes Vorgehen zur Identifikation von sinnvollen Messpunkten bietet sich ein Top-down-Ansatz an. Dabei wird dem Energiefluss im Unternehmen von der Einspeisung bis zur letzten Verwendung gefolgt. Die Einspeisung ist der Übergabepunkt des Energieversorgers. Je nach Unternehmens- oder Standortgröße können auch mehrere Einspeisepunkte vorliegen, die in der Regel mit fernauslesbaren Zählern ausgestattet sind. Entlang der Energieverteilung über entsprechende Knotenpunkte (z. B. der Niederspannungshauptverteilung beim Strom) fließt die Energie zu den Endabnehmern. Dies sind Maschinen, Anlagen oder Einzelaggregate, die die letzte Transformation der Energie vornehmen.
Identifikation von sinnvollen Messpunkten
Die Identifikation von sinnvollen Messpunkten sollte maßgeblich vom vorhandenen Energieverbrauch von bzw. in bestimmten Bereichen, Anlagen oder Maschinen abhängig gemacht werden. Besteht kein Wissen über die Energieverteilung und ist keine Überschlagsrechnung möglich, bietet sich im Strombereich als erster Messumfang oftmals die Hauptverteilung direkt nach der Einspeisung an. Eine weitere Detaillierung kann dann basierend auf den identifizierten Großverbrauchern bzw. deren Abgängen erfolgen.
Die Identifikation von sinnvollen Messpunkten sollte maßgeblich vom vorhandenen Energieverbrauch von bzw. in bestimmten Bereichen, Anlagen oder Maschinen abhängig gemacht werden. Besteht kein Wissen über die Energieverteilung und ist keine Überschlagsrechnung möglich, bietet sich im Strombereich als erster Messumfang oftmals die Hauptverteilung direkt nach der Einspeisung an. Eine weitere Detaillierung kann dann basierend auf den identifizierten Großverbrauchern bzw. deren Abgängen erfolgen.
Je nach Einbausituation sowie vorhandener oder nachzurüstender Messinfrastruktur kann ein geeignetes Messgerät ausgewählt werden. Mangelnder Bauraum für die Installation ist dabei keine Seltenheit. Insbesondere im Elektrobereich eignen sich für diese besonderen Einbausituationen Strommessgeräte mit flexiblen Stromwandlern, sodass diese Verhältnisse mittlerweile ohne Probleme darstellbar sind (z. B. mithilfe eines econ sens+, s. Abb. 3).
