Energiekosten in der Fertigung senken

Als Fertigungsbetreiber bist du unter anderem mit der Herausforderung konfrontiert, den Energieverbrauch in deiner Produktion zu optimieren und gleichzeitig Kosten zu sparen. Besonders heutzutage, wo Energiekosten über die letzten Jahren stetig gestiegen sind und ein völlig sorgloser Umgang mit billiger Energie für niemanden mehr möglich ist. Hier kommen intelligente digitale Energiemonitoring & -management Systeme ins Spiel. Sie helfen dir dabei deinen Energieverbrauch in Echtzeit zu überwachen und zu analysieren, um gezielt Kosten einzusparen und die Umweltbelastung zu reduzieren. Dabei ist es auch wichtig zu wissen, dass Unternehmen, die nicht zu den kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) zählen, seit Dezember 2015 regelmäßige Audits durchführen müssen, um ihren Energieverbrauch zu optimieren. Trotzdem kann ein freiwilliges Energieaudit oder sogar die Implementierung eines Energiemanagementsystems nach DIN EN ISO 50001 auch für KMU sinnvoll sein, um steuerliche Vorteile zu erlangen (Ausgleichsregelungen nach §§ 63 ff EEG 2014 oder Spitzenausgleich nach § 55 Energie- bzw. § 10 Stromsteuergesetz).

Definition Energiemonitoring & Energiemanagement

Ein Energiemonitoring-System ist eine Technologie, die es ermöglicht, den Energieverbrauch von Gebäuden oder Anlagen in Echtzeit zu überwachen und zu analysieren. Es sammelt Daten über den Energieverbrauch und bereitet diese in einer benutzerfreundlichen Form auf, um Entscheidungen über Energieeffizienz und -kosteneinsparungen zu treffen.

Ein Energiemanagementsystem nach ISO 50001 ist ein systematischer Ansatz zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Kontrolle des Energieverbrauchs. Es umfasst Verfahren und Prozesse, die den Energieverbrauch von Gebäuden oder Anlagen systematisch und regelmäßig überwachen, dokumentieren und analysieren. Diese Daten werden dann genutzt, um Energieeffizienzmaßnahmen zu identifizieren und umzusetzen, um Energiekosten zu sparen und die Umweltbelastung zu reduzieren. Das Ziel eines Energiemanagementsystems nach ISO 50001 ist es, eine nachhaltige Energiepolitik zu fördern und gleichzeitig den Energieverbrauch und die Energiekosten langfristig zu optimieren.

Energiemessung einzelner Maschinen vs. gesamter Hallen

Direktes Energiemonitoring einzelner Maschinen ist im Vergleich zur Messung der gesamten Halle oder Fertigungslinie ein wesentlicher Faktor, um Verschwendung effektiv an der Wurzel anzupacken. Die Messung einzelner Maschinen bietet dir eine höhere Genauigkeit und ermöglicht es, Energieverbräuche bis ins kleinste Detail zu analysieren. Nur so kannst du erkennen, welche Maschinen am meisten Strom verbrauchen und wo die größten Einsparpotenziale liegen.

Zwar nicht direkt ein Teil der Energieeinsparung - aber dennoch wirtschaftlich sehr interessant. Die Überwachung der Energiedaten einzelner Maschinen während dem Betrieb kann dich dabei unterstützen, Probleme & Störungen frühzeitig zu erkennen, da sich diese oftmals vor einem Maschinenausfall durch ungewöhnliche Muster in der Stromabnahme ankündigen. In Zusammenarbeit mit dem Maschinenhersteller & mit Hilfe von künstlicher Intelligenz lässt sich so im Idealfall ein vorausschauendes Wartungssystem aufbauen (Predictive Maintenance).

Smart Energy - Integration von Energiemessdaten in die Smart Factory

Die Integration von Energiemessdaten in deine Smart Factory oder IIoT-Lösung hat eine Reihe von Vorteilen. Durch die Verknüpfung von Energieverbrauchsdaten mit anderen Fertigungsprozessen, wie z.B. der Überwachung der Maschinenbetriebszeiten, kannst du ein vollständigeres und präziseres Bild des Energieverbrauchs erstellen. Dann sprechen wir von “Smart Energy”. Im besten Fall steht dann hinter einer Maschine nicht mehr nur ein Energiemesswert, sondern auch das Verhältnis zu relevanten Fertigungs-KPIs wie dem Output von Gutteilen oder der produzierten Tonnage. Was wiederum Rückschlüsse auf den Wirkungsgrad deiner Anlagen ermöglicht.

Darüber hinaus kann eine Integration in deine Smart Factory oder IoT-Lösung auch für eine intelligente Überwachung und Vorhersage von Lastspitzen sorgen. Durch eine integrierte Analyse von Daten kann ein Smart Energy System automatisch Maßnahmen ergreifen, um die kurzfristige Überschreitung von Lastspitzen zu vermeiden und dadurch unnötige Kosten zu verhindern. Kurz gesagt, erst mit der Integration von Energiemessdaten in deine Smart Factory oder IIoT-Lösung entfaltet sich das volle Potenzial der datengetriebenen Energieverwaltung, die dir signifikante Kosteneinsparungen herbeiführen kann.

Maßnahmen zur Energieeinsparung in der Fertigung

Mit einer Smart Energy Lösung sind erhebliche Energieeinsparungen bis ca. 60% möglich - einen Großteil von ihnen kannst du sogar mit relativ einfachen Maßnahmen erzielen.

Abschalten von Anlagen im Leerlauf

Die einfachste Maßnahme, die jedes fertigende Unternehmen sofort umsetzen kann. Bereits durch das gezielte Abschalten der Maschinen am Wochenende, zwischen Schichten, während Pausen oder anderweitigen Stillstandzeiten kannst du den Energieverbrauch signifikant senken. Die nächste Ausbaustufe ist, wenn ein Smart Energy System diese Aufgabe unter Berücksichtigung der anstehenden Aufträge und ggf. dem Einsatz von KI autonom übernimmt.

Intelligente Leistungsregelung

Eine weitere Maßnahme ist der gezielte Einsatz effizienterer und smarterer Komponenten. Also z.B. regelbarer Systeme, die je nach Anforderung automatisch gedrosselt werden können und nicht die gesamte Zeit auf 100% ihrer Leistung laufen. Mit dem Wissen über laufende Produktionsprozesse und die semantischen Besonderheiten einzelner Anlagen können insbesondere Peripheriegeräte & unterstützende Assets wie Absaugsysteme, Lüftungen, Pumpen oder Öfen autonom durch die Smart Energy Lösung heruntergefahren werden. So muss beispielsweise eine zentrale Absauganlage nicht mehr mit voller Leistung fahren, wenn damit zum aktuellen Zeitpunkt nur 2 von 10 Schneidanlagen aktiv abgesaugt werden.

Einsatz von Anlagen mit hohem Wirkungsgrad

Eine weitere Möglichkeit, den Energieeinsatz zu optimieren, ist die Identifikation und verstärkte Verwendung von Anlagen mit hohem Wirkungsgrad. Dieser kann durch die ergänzenden Maschinendaten aus der IIoT-Plattform ermittelt werden, indem die Energiemesswerte mit entsprechenden Fertigungs-KPIs wie Gutteile-Output oder der produzierten Tonnage ins Verhältnis gesetzt werden. Indem du als Fertigungsbetreiber auf Anlagen mit besonders hohem Wirkungsgrad fokussiert, kannst du den Energieverbrauch und die Kosten reduzieren, ohne die Effizienz der Fertigung zu beeinträchtigen.

Lastspitzenreduktion (Peak Shaving)

In der Stromkostenberechnung für Industrieunternehmen (Bedarf über 100 MWh) sind neben dem jährlichen Energieverbrauch auch die höchsten Lastspitzen relevant. Werden diese auch nur kurzweilig überschritten, kann das schon sehr große Auswirkungen auf die jährlichen Stromkosten haben. Durch Energiemonitoring in Verbindung mit Maschinen- und Auftragsdaten (IIoT) kann eine Smart Energy Lösung erkennen, in welchen Konstellationen Lastspitzen am häufigsten auftreten und gezielt Maßnahmen ergreifen, um diese zu reduzieren.

Dank der Kenntnis über die semantischen Modelle der Anlagen und die Zusammenhänge in der Factory kann die Smart Energy Lösung entscheiden, welche Maschinen und Prozesse unterbrochen werden könnten, ohne Maschinen zu versehren oder teuren Ausschuss an deiner aktuellen Produktionscharge zu verursachen. Die anschließende Handlung kann dann entweder halbautomatisch, durch eine Handlungsempfehlung an deine Mitarbeiter der Produktion oder durch eine autonome Abschaltung / Drosselung entsprechender Assets erfolgen. So kann dein Unternehmen Energiekosten einsparen, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen.

Ökologische Aspekte (ESG-Score)

Energie-Monitoring ist ein wichtiger erster Schritt in Richtung Nachhaltigkeit und Umweltschutz. Durch die Überwachung und Optimierung deiner Energieressourcen kannst du nicht nur Kosten sparen, sondern auch einen positiven Beitrag für die Umwelt leisten. Durch die oben beschriebenen Energiesparmaßnahmen kannst du unnötige Energieverschwendung vermeiden und so aktiv CO2-Emissionen reduzieren. Das wiederum wirkt sich auch positiv auf den ESG-Score (ESG steht für Environment, Social, Governance und bedeuten Umwelt, Soziales und Unternehmensführung) deines Unternehmens aus, was für Investoren und Stakeholder von wachsender Bedeutung ist. Durch den richtigen Einsatz digitaler Technologien wie Smart Energy sind wir in der Lage, proaktiv einen Beitrag zum Schutz unserer Umwelt zu leisten und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit unseres Unternehmens zu fördern - eine Win-Win-Situation.

Differenzstrommessung

Ein weiterer wichtiger Vorteil von Energiemonitoring-Lösungen ist die Möglichkeit, den Differenzstrom oder Fehlerstrom von Anlagen zu messen. Das ist besonders wichtig für die Sicherheit deiner Bediener, da Fehlerströme ein Indikator für elektrische Fehler in Anlagen sein können, die zu Brand- oder Stromschlaggefahren führen können. Eine Energiemonitoring-Lösung, die diese Daten erfasst, kann dir dabei helfen, potenzielle Sicherheitsrisiken frühzeitig zu erkennen und zu beseitigen.

Auch im Hinblick auf die Durchführung von DGUV V3-Prüfungen bietet solch eine Energiemonitoring-Lösung einen wichtigen Vorteil. Diese gesetzlich vorgeschriebene Prüfung erfordert die Überprüfung von elektrischen Anlagen auf Fehler und potenzielle Gefahren. Mit einer Energiemonitoring-Lösung, die den Differenzstrom fortlaufend überwacht und dokumentiert, stellst du sicher, dass du die Anforderungen der DGUV V3 erfüllst und nicht für eine gezielte vor-Ort Überprüfung abschalten musst.

Zusammenfassung

Smart Energy ist ein zentraler Schlüssel zur Kosteneinsparung in deiner Fertigung: Besonders in Zeiten steigender Energiekosten hilft dir Smart Energy, den Energieverbrauch zu erfassen, zu analysieren und Einsparpotenziale zu identifizieren. Durch die Reduzierung von Lastspitzen kannst du unnötige Energiekosten vermeiden. Die Messung von Energieverbräuchen direkt an den Maschinen ermöglicht es dir u.a. ineffiziente Anlagen zu identifizieren und gezielt auf den Einsatz effizienterer Modelle zu setzen. Darüber hinaus kannst du dir durch die Integration von Energiemessdaten in die Smart Factory oder IIoT-Lösung ein besseres Verständnis des Gesamtbilds herstellen. Auf lange Sicht kann dir Smart Energy nicht nur Energiekosten einsparen, deine Wettbewerbsfähigkeit steigern, sondern auch deinen CO2-Fußabdruck signifikant reduzieren.

Insgesamt kann man sagen, dass Smart Energy in der Fertigung ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigen Zukunft ist. Es ermöglicht deinem Unternehmen, Ressourcen effizienter zu nutzen und gleichzeitig die Umweltbelastung zu reduzieren.

Empfehlungen für Unternehmen, die eine Smart Energy Lösung in ihre Fertigung integrieren möchten:

1. Setze Energiemonitoring-Lösungen direkt auf Anlagenebene ein
2. Identifiziere die wichtigsten Verbrauchsbereiche in deinem Unternehmen & erstelle eine Energiebilanz
3. Integrieren die Energiemessdaten in deine Smart Factory, um ein ganzheitliches Bild zu bekommen & Produktionsprozesse besser überwachen und steuern zu können
4. Arbeite mit Experten zusammen, um zusätzliche individuelle Lösungen für dein Unternehmen zu entwickeln

Es ist an der Zeit, dass Unternehmen das Potenzial von Smart Energy in ihrer Fertigung nutzen und so ihre Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit erhöhen.

‍