Früher spielten die in den täglichen Maschinendaten aufgeführten Energieverbräuche eine eher untergeordnete Rolle. Das hat sich spätestens dann geändert, als CO2-Fußabdrücke zu relevanten Kennzahlen wurden und die Energiekosten immer kurzfristiger in neue Höhen klettern.
Mittlerweile müssen alle Branchen, die größere Energiemengen verbrauchen, die entsprechenden Werte mess- und auswertbar machen sowie eine kontinuierliche Verringerung der energiebezogenen Leistung nachweisen. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen, die bislang kein oder lediglich ein rudimentäres Energie-Monitoring einsetzen, ziehen Nutzen aus einer höheren Datentransparenz.
Dies zum einen, weil sie Normen und Gesetze leichter einhalten können und einen detaillierteren Überblick über die Energieverbräuche einzelner Prozesse, Maschinen oder Anlagen bekommen. Mit Hilfe dieser Informationen werden Einsparpotentiale aufgedeckt, die dann zur Verbesserung der Energieeffizienz und Reduzierung von Energiekosten beitragen können.
Problem für Energiemanager
Die Verantwortlichen für das Energiemanagement in Unternehmen stehen allerdings vor dem Problem, die notwendigen Verbrauchsdaten korrekt und komfortabel erfassen zu können. Digitale Stromzähler, die beispielsweise an den Maschinen und Anlagen montiert sind, lassen sich zwar grundsätzlich über Kommunikationsprotokolle an die IT-Infrastruktur anschließen. Es braucht aber zusätzliche Speichermöglichkeiten und lange Excel-Listen respektive eine geeignete Analyse-Software, die bestenfalls auch bei einer aussagekräftigen Visualisierung hilft.
Kurz gesagt: Bisher war einiger Aufwand und viel Know-how erforderlich, um zahlreiche Geräte anzubinden, die benötigten Daten aufzunehmen und auszuwerten sowie anschließend kluge Schlussfolgerungen aus den Ergebnissen abzuleiten. Für Energiemanager, die mit begrenzten Mitteln und teilweise standortübergreifend arbeiten müssen, stellt das eine echte Herausforderung dar.
Plug-and-Play-Anbindung an Cloudplattform
Dieses Szenario scheint wie geschaffen für ein Energiemanagementsystem auf IoT-Basis. Tatsächlich lässt sich eine solche Lösung mit wenigen IT-Ressourcen umsetzen. Voraussetzung ist der Einsatz von IoT-fähigen Messgeräten im jeweiligen Schaltschrank oder an der Maschine/Anlage, deren Ankopplung an einen Router sowie ein Account bei einem Cloudservice.
Als Beispiel sei die Kombination aus IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräten und dem EMMA Service der IIoT-Plattform Proficloud.io genannt, die von Phoenix Contact zur Verfügung gestellt werden. EMMA steht dabei für Energy Monitoring, Management and Analytics. Der Smart Service, der eine intuitive Bedienung aufweist, visualisiert elektrische Energie- und Leistungsdaten der eingebundenen Geräte. Durch die cloudbasierte Lösung kann der Energiemanager auf diese Daten zugreifen - und das unabhängig vom Einbauort der Messgeräte.
Mit den auf diese Weise gewonnenen Informationen lassen sich die richtigen Maßnahmen definieren und realisieren. Der EMMA Service unterstützt den Energiemanager hier im Check-Schritt des PDCA-Zyklus (Plan Do Check Act) nach der internationalen Norm ISO 50001:2018 „Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung“.
Die IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräte werden über eine Ethernet-Schnittstelle und das TLS-verschlüsselte MQTT-Protokoll per Plug-and-Play direkt and die IIoT-Plattform Proficloud.io angeschlossen. Innerhalb der Cloudumgebung kann der Energiemanager die Messgeräte über den kostenfreien Device Management Service in ein neues oder bestehendes System integrieren. Die ausgewählten Messwerte werden dann automatisch übertragen und gespeichert.
Über den EMMA Service hat der Energiemanager nun Zugriff auf diese Daten, die sich direkt nutzen lassen. Die aufwendigen Konfigurationen klassischer industrieller Netzwerke – wie Modbus oder Profinet – sind nicht mehr notwendig.
Vorteile einer Energiedatenerfassung
Kontinuierliche erfasste Energieverbräuche von Maschinen, Anlagen und Prozessen sind die Basis für ein betriebliches Energiemanagement. Sie bilden die Grundlage für folgende weitere Vorteile:
Durch das intelligente Schalten von Anlagenteilen, die gleichmäßige Netzbelastung sowie die Reduzierung von Oberwellen wird die Anlagenauslastung optimiert.
Spitzenbelastungen lassen sich durch intelligente Trendberechnungen und ein Lastmanagement verringern.
Die ständige Überwachung der Anlagenparameter minimiert Anlagenstillstände.
Anwendungsbeispiele aus der Praxis
Anhand von zwei Anwendungsbeispielen soll die Funktionsweise des EMMA Service erläutert werden: Kühlhaus: Der Snackhersteller A möchte Transparenz über den Energieeinsatz in seiner Fertigung und den Kühlhäusern haben, da er eine CO2-neutrale Produktion anstrebt sowie die Energiekosten reduzieren möchte.
Um die hierfür erforderlichen Energieeffizienz-Maßnahmen und die Schritte zur Reduzierung des Energieverbrauchs identifizieren zu können, musste das Unternehmen zum einen wissen, welche Energiemenge es für die Kühlung pro eingelagerter Tonne Kartoffeln aktuell in seinen Kühlhäusern benötigt. Zum anderen interessierte es sich für den Energieeinsatz pro Kilogramm der hergestellten Produkte. Die bisherige monatliche Ablesung der Zähler sowie die Auswertung über Excel-Listen war zeitaufwendig und bot nicht genügend Transparenz, damit sich beide Ziele erreichen lassen.
Die IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräte und der EMMA Service, die sich schnell und einfach nachrüsten ließen, erlauben jetzt eine unkomplizierte und detaillierte Dokumentation der Energiedaten. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse ist die Kühlung auf Basis der eingelagerten Kartoffelmengen verbessert und auch der Fertigungsprozess optimiert worden. Als Nebeneffekt kann das Energiemanagement-Team auf die internationalen Standorte und deren Energiedaten zugreifen, weil diese ebenfalls an Proficloud.io angeschlossen sind.
Getränkeabfüllung: Getränkehersteller B hat sich das globale Ziel gesetzt, seinen CO2-Ausstoß in der gesamten Unternehmensgruppe bis 2025 um 25 Prozent zu reduzieren. Als Grundlage dafür sollen die Verbräuche der Energieträger Strom, Wasser, Wärme und Druckluft gemessen und optimiert gemanagt werden.
Zu diesem Zweck installierte der Getränkehersteller an den identifizierten Hauptverbrauchern passendes Messequipment, das die Messdaten direkt an Proficloud.io überträgt. Die Energiemanager können die Verbräuche hier in Echtzeit schnell und einfach in Dashboards visualisieren und analysieren. Die in den USA ansässige Unternehmensleitung legt besonderen Wert darauf, dass der Gesamtenergieeinsatz aller Energieträger der Unternehmensgruppe in einem globalen Dashboard sowie detaillierte Informationen in lokalen, standortspezifischen Dashboards dargestellt werden.
Genau diesen Vorteil bietet die IIoT-Plattform Proficloud.io durch den EMMA Service. Mit dem User Management Service bietet Proficloud.io zusätzlich eine Möglichkeit, innerhalb einer Organisation Rechte und Rollen von Mitarbeitern zu managen. Als nützlich hat sich ebenso der Time Series Data Service von Proficloud.io erwiesen, mit dem sich weitere Daten über frei konfigurierbare Dashboards auswerten lassen.
Zugriff auf neu implementierte Funktionen
Als Komplettanbieter stellt Phoenix Contact in beiden Beispielen Hardware-Komponenten – etwa Steuerungen, Gateways und Energiemessgeräte – bereit, welche die Cloudanbindung ermöglichen. Die IoT-fähigen Energiemessgeräte der Produktfamilie EMpro verbinden sich mit der IIoT-Plattform Proficloud.io sowie ihren standardisierten und skalierbaren Smart Services, zu denen der EMMA-Service gehört.
Mit den Smart Services konzentriert sich Phoenix Contact auf einfach bedienbare Best-Practice-Lösungen, die stetig mitwachsen – und zwar so, wie es die Anforderungen aus der betrieblichen Praxis erfordern. Neue Features und schnelles Bugfixing entstehen häufig im Dialog mit den Anwendern. Diese schätzen ferner den generellen Vorteil von cloudbasierten Services: Bestandskunden erhalten einen direkten Zugriff auf neue implementierte Funktionen und Leistungsmerkmale, sobald diese live gehen.
