Energiemanagement von Siemens CO₂-Fußabdruck nachhaltig senken

Unmittelbar vor den Toren der spanischen Stadt Zaragoza hat die Zukunft schon begonnen: Hier hat Pikolin, der führende Anbieter von Matratzen, Bettsystemen und Kissen in Spanien, vor kurzem einen komplett neuen Firmenstandort für die Produktion seiner Matratzen und Bettsysteme eröffnet. Die futuristische Kulisse täuscht nicht: Die Anlagen zählen nicht nur in Europa, sondern auch weltweit zu den größten und modernsten ihrer Art – und zu den energieeffizientesten. Unter anderem konnte Pikolin in seiner neuen Produktion den Verbrauch an elektrischer Energie pro Quadratmeter um 14 Prozent reduzieren und verbraucht in der Produktion 40 Prozent weniger Erdgas bei 30 Prozent einer höheren Produktionskapazität.

Der Schlüssel: Mit dem Umzug in die neuen Gebäude nutzte Unternehmen die Chance, alle Prozesse und Anlagen von Grund auf neu zu planen und für maximale Produktivität, Effizienz und Nachhaltigkeit auszulegen. Teil dieser Strategie ist auch ein modernes SCADA-System und ein leistungsfähiges System für das Energiemanagement, um sowohl die Anforderungen der ISO 50001 zu erfüllen als auch die Prozesse kontinuierlich zu verbessern. Das Unternehmen implementierte zunächst ein Simatic WinCC V7 SCADA-System und ergänzte es dann mit dem Simatic Energy Manager für ein ISO 50001-konformes Energiemanagement.

Energiemanagement als Basis für Effizienz

Im Energiemanagementsystem lassen sich die Daten zum Energie- und Medienverbrauch detailliert auswerten. Dadurch kann der Energieverbrauch besser analysiert und gesteuert werden. Mit Lösungen wie dem Simatic Energy Manager lassen sich die Daten nicht nur vor Ort auswerten, sondern auch global zur Verfügung stellen. Durch die Kombination mit Cloud-Technologien ist es in der Simatic Energy Manager MindSphere App möglich, den Energieverbrauch von weltweit verteilten Standorten zu vergleichen und zu analysieren und bei Bedarf mit weiteren Informationen wie etwa Wetterdaten zu verknüpfen.

Diese Energietransparenz ist die Voraussetzung für mehr Energieeffizienz, eine Erfahrung, die auch Gardena an seinem Standort in Gerstetten machte. Hier produziert das Unternehmen hochwertige Gartengeräte, die wohl den meisten Gartenbesitzern in Deutschland bekannt sein dürften. Auch bei Gardena werden Ressourceneffizienz und Umweltschutz großgeschrieben. Der Standort Gerstetten gibt sich jedes Jahr Einsparungsziele vor und muss diese Einsparungen auch transparent darstellen. Dazu nutzt Gardena eine Kombination aus Energiemanagement, SCADA-System und automatischem Energiemonitoring, um den Verbrauch an Wärme und elektrischer Energie in der Produktion mit ihren zahlreichen Maschinen automatisch zu erfassen. Diese Daten werden nicht nur an das Controlling vor Ort zur Verfügung gestellt, sondern auch für die Instandhaltung und Optimierung genutzt. So lassen sich Wartungsmaßnahmen wie etwa eine Leckagebeseitigung im Druckluftnetz auch im Energiemanagementsystem inklusive einer Kosten-Nutzen-Rechnung sichtbar machen, um den Erfolg der Effizienzmaßnahmen nachzuweisen.

Lastmanagement als Teil des EM

Doch gerade bei den Energiekosten gibt es insbesondere in Deutschland einen Faktor, der mit den konventionellen Lösungen für das Energiemanagement nicht vollständig abgedeckt wird. Energieversorger bieten in der Regel Tarifvergünstigungen für konstante, berechenbare Abnahmemengen. Daher sind vertraglich mit dem Energieversorger vereinbarte Leistungslimits ein Instrument, um die Energiekosten zu begrenzen. Basis für den Leistungspreis ist dabei die maximal beanspruchte elektrische Leistung im Abrechnungszeitraum. Können diese Leistungslimits nicht eingehalten werden, drohen deutlich höhere Bezugspreise oder sogar Strafzahlungen. Daher kann bereits eine relativ kurze Lastspitze zu erheblichen Mehrkosten bei der elektrischen Energie führen.

Um solche Lastspitzen zu vermeiden, wird ein aktives Lastmanagement eingesetzt. Dabei greifen Regelverfahren in den Produktionsbetrieb ein und begrenzen den Verbrauch, indem nicht benötigte oder nicht-kritische Verbraucher abgeschaltet werden. Ein solches Lastmanagement ist auch als integrierter Teil des Energiemanagements verfügbar. Jetzt bietet Siemens aktives Lastmanagement auch als Teil der Simatic Energy Suite an, sodass das Lastmanagement näher an die Automatisierung rückt. Simatic Energy Suite ist eine Option im Engineeringframework TIA Portal und damit Teil der Anlagenautomatisierung und kann vollständig auf SPS -Basis realisiert werden. Das aktive Lastmanagement nutzt einen integrierten Vorhersagealgorithmus, der dauerhaft den prognostizierten Endwert des Verbrauchs für die jeweilige Periode berechnet. Je nach verfügbarem Potential werden dann Aktoren – also Verbraucher (z.B. Motoren) oder Energieerzeuger – entsprechend der konfigurierten Priorität zu- oder abgeschaltet. Je niedriger die Priorität und damit die Relevanz für den Prozess, desto häufiger wird der Aktor geschaltet.

Ökologisch und ökonomisch nachhaltig

Im Ergebnis rechnet sich daher die Investition in ein Lastmanagement sehr schnell – oft innerhalb eines Jahres, wie ein Beispiel zeigt. In einem Unternehmen gab es im Laufe eines Jahres drei Lastspitzen von jeweils 9.000 kW, während die normalen Lastschwankungen stets unterhalb von 8.000 kW lagen. Durch den Einsatz eines aktiven Lastmanagements konnten diese Lastspitzen vollständig eliminiert werden. Bei einem Leistungspreis von 100 Euro pro kW und Jahr ergaben sich daraus unmittelbar Einsparungen von 100.000 Euro. Diese Einsparungen waren deutlich größer als die Investitionskosten für das Lastmanagement, sodass sich die Lösung bereits innerhalb des ersten Jahres amortisierte.

Mit aktivem Lastmanagement können Unternehmen zudem nicht nur ihre Lastspitzen reduzieren. Je nach Anwendungsszenario lässt sich der Stromverbrauch in der Produktion auch auf die Netzbedingungen des Versorgers abstimmen, zum Beispiel um die Stabilität der Energieversorgung im Unternehmen zu unterstützen. Gerade angesichts des Ausbaus der erneuerbaren Energien mit dem damit verbundenen schwankenden Stromangebot werde solche Szenarien in Zukunft auch in Deutschland immer mehr an Bedeutung gewinnen – und Unternehmen können aktives Lastmanagement natürlich auch nutzen, um große Verbraucher in Zeiten mit günstigem Stromtarif zu betreiben oder Energiespeicher kostengünstig zu füllen. Damit leistet Energiemanagement auch in dieser Hinsicht einen Beitrag zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft.