Wege zur energieeffizienten industriellen Produktion

Im produzierenden Gewerbe steigt der Wettbewerbsdruck stetig. Die Kosten müssen jedoch weiter sinken, um sich am Markt behaupten zu können. In dieser Situation befinden sich Industrieunternehmen seit mehreren Jahren. Auch durch die Energiewende, die die Bundesregierung beschlossen hat und seitdem in Deutschland weiter forciert, gehen alle seriösen Prognosen von langfristig höher werdenden Energiekosten aus. Der immer größere Aufwand zur Förderung fossiler Energien sowie die steigenden Kosten zur Erzeugung und Verteilung regenerativer Energien sind hierfür weitere Ursachen. Für die Unternehmen bedeutet dies, dass selbst bei konstant gehaltenen Verbrauchskosten für den Energiebezug – auch unter Einbeziehung der innerbetrieblichen Abläufe – die Energiekosten stetig steigen werden. Daraus ergibt sich automatisch ein \’Zwang\‘, Energie zu sparen. Dieses Ziel dürfte mittlerweile auf der Agenda der Mehrheit von Betriebs- und Produktionsleitern ganz oben stehen. Die gute Nachricht dabei ist, dass zur Realisierung von Energiemanagementsystemen bereits leistungsfähige Softwaresysteme bereitstehen. Das zeigte sich u.a. an den vorgestellten Softwarelösungen auf den Branchenmessen 2012, z.B. auf der Hannover Messe, der IFAT oder der SPS IPC Drives. Ein wirkungsvolles Mittel kommt jedoch erst dann zustande, wenn man auch die richtigen Hardwarekomponenten wählt. Bestehende Anlagenkomponenten beschleunigen Umsetzungserfolge In modernen Produktionsanlagen und im Umfeld der Automatisierung innerbetrieblicher Abläufe ist der Automatisierungsgrad hoch. Antriebseinheiten werden bedarfsgerecht geregelt. In den Anlagen sind viele Sensoren bereits installiert, die den jeweiligen Energiebedarf messen und für ein durchdachtes Zu- oder Abschalten von notwendigen Anlagensubsystemen sorgen. Speicherprogrammierbare Steuerungen regeln, steuern und überwachen den Produktionsprozess. Sie sind als Kommunikationsmaster eine unentbehrliche Schnitt­stelle zu den jeweiligen Sensor- und Aktorsystemen sowie für übergeordnete Datenserver, parallel laufenden Steuerungssystemen und Vor-Ort installierten Bedieneinheiten geworden. Das bedeutet, dass verantwortliche Betriebsleiter nicht bei Null anfangen müssen. Stattdessen stehen mittlerweile viele Betreibsdaten für die systematische Erschließung von Kostensenkungspotenzialen zur Verfügung. Für die Erfassung, Speicherung und Visualisierung der notwendigen Energie- und Betriebsdaten werden durchdachte Systemlösungen angeboten. Panasonic Electric Works bietet hierfür beispielsweise folgende Lösungen an: – Durchfluss- und Drucksensoren der FM-200 bzw. der DP-Serie – Multifunktionszähler zur Energiedatenerfassung Serie KW1M – Energiedatenlogger FPWEB2 mit Erweiterungskarte – Touch-Bediengeräte der GT-Serie zum Visualisieren, Einstellen von Parametern und zur Systemüberwachung – Kompakte SPS-Systeme, die neben der Hauptaufgabe – der Steuerung und Regelung der Produktionsprozesse – auch für Optimierungsaufgaben zur schrittweisen Senkung der Energiekosten und des Verbrauchs verwendet werden können. Durch Nutzung der Multifunktionszähler lassen sich ohne großen Installationsaufwand die Leistungs- und Energieaufnahme von Anlagenteilen und Aggregaten erfassen. Mittels RS485-Schnittstelle werden die wichtigen Betriebsdaten wie z.B. Energie, Leistung, Ströme und Spannungen an das Herzstück der Lösung, dem Energiedatenlogger FPWEB2, übertragen. Als Übertragungsprotokoll wird das Standardprotokoll Modbus RTU verwendet. Pro Datenlogger können bis zu 99 unterlagerte Messstellen zusammengeführt werden. Zusätzlich ermöglicht der Pulseingang der Multifunktionszähler die Istwerte der FM-200 Durchflusssensoren aufzunehmen und ebenfalls vom Datenlogger abholen zu lassen. Kommunikation über Ethernet wird immer wichtiger Der FPWEB2 Datenlogger versieht die Messwerte mit einem Zeitstempel, der über die betriebseigene Infrastruktur durch NTP immer aktuell gehalten wird. Die so gewonnenen Daten werden als CSV-Datei auf einer SHDC-Karte gespeichert. Diese wichtigen Betriebs- und Energiedaten können nun auf unterschiedliche Art und Weise mittels Ethernet dem übergeordneten Energiemanagementsystem zur Verfügung gestellt werden. Als ftp-Client legt der Datenlogger die Daten beispielsweise auf einem entfernten ftp-Server ab. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Nutzdaten als E-Mail-Anhang zu versenden (SMTP/POP). Zusätzlich können Onlinewerte und gespeicherte Daten auf dem Datenlogger per HTML-Seiten visualisiert und mittels Standardwebbrowser, wie Firefox, Safari, Chrome oder Internet Explorer, angezeigt werden. Das gilt auch bei Nutzung von Smartphones. Mithilfe der Informationen, die zur detaillierten Diagnose der gesamten Anlage zur Verfügung stehen, kann der Anwender beispielsweise die real entstehenden Energiekosten pro Maschine oder pro Produktionseinheit ermitteln – eine wertvolle Kennzahl für weitere Maßnahmen zur Energiekosteneinsparung. Eine Auswertung von Lastprofilen verschiedener Aggregate zeigt auf, wie der Energieverbrauch über die Zeit verteilt ist: Lastspitzen können durch intelligente Optimierungen im Produktionsprozess, z.B. gezielt Anlagenteile pausieren oder energieintensive Produktionsprozesse hintereinander anstatt parallel ablaufen zu lassen, vermieden werden. Hier ist das Wissen um die Prozesse innerhalb des Betriebs von essenzieller Bedeutung. Die richtigen Algorithmen zur Kappung von Lastspitzen werden so in die speicherprogrammierbaren Steuerungen parametriert. Effizienz wird das Schlüsselthema der Zukunft sein Kosteneffizienz, Zeit- und Energieersparnis in Industrieunternehmen sind die Schlüsselthemen der Zukunft. Der Betriebs- und Produktionsleiter tut gut daran, sich proaktiv mit diesen Themen auseinanderzusetzen, bevor anderweitig generierte Einsparpotenziale durch steigende Energiekosten wieder egalisiert werden. Ebenfalls gilt es, mögliche, zukünftige steuerliche Vorteile nicht zu verschenken. Die vorgestellten Produkt- und Systemlösungen bieten hierfür eine Lösung – sowohl für das Nachrüsten vorhandener Anlagen als auch für die Planung von neuen Produktionskomplexen.