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Energie Management System

Referenzprojekt: FORUMPLAST Amberg

2011: Energie Management System – Referenzprojekt FORUMPLAST Amberg | Ausgabe: Juli 2011

2 Wer ist FORUMPLAST?


3 FORUMPLAST: Kennzahlen

Heute 180 Mitarbeiter

Umsatz 2011 ca. 70 Mio. Euro

40 000 tonnen pro Jahr, 120 T / Tag

Produktion rund um die Uhr, 360 Tage/Jahr

Tonnage: unter den Top Ten

150 Wettbewerber, 6 direkte

75 % Materialeinsatz

Kontinuierlicher Fertigungsprozess

Energieintensives Unternehmen


4 FORUMPLAST: Produkte

Verpackungsfolien

Hauptsächlich Polyethylen-Folien

Industrieverpackungen

Schrumpffolien

Schläuche

Folien

Hauben

Säcke

Beutel


5 FORUMPLAST: Elektrische Verbraucher

Die elektrischen Verbraucher lassen sich wie folgt gruppieren:

Extrusion-Blasfolienanlagen

Drucklufterzeugung

Drucken

Konfektion

Recycling

Jährlicher Stromverbrauch: ca. 20 GWh

Dritthöchster Kostenfaktor nach Lohn und Material


6 FORUMPLAST: Elektrische Verbraucher

Der höchste Energieverbrauch im Bereich der Extrusion:

Extruder

Abzug

Wickler

Neuanschaffungen oder Retrofit:

Motor höherer IE-Klasse

Frequenzumrichter

Heizungsregelung


7 Energie Management Systeme: EN16001/ISO50001

Zitat:

„Deutschland hat das Ziel, seine CO2 – Emissionen bis

2020 um 40% gegenüber 1990 zu senken. Ohne einen

massiven Schub bei der Steigerung der Energieeffizienz

wird dieses Ziel nicht erreichbar sein.

Energiemanagementsysteme tragen dazu bei, die

Energieeffizienz in Unternehmen und Organisationen

zu erhöhen…“

Dr. Norbert Röttgen Bundesminister für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

Die EN 16001, ein Standard für Energiemanagementsysteme (EMS) wurde am 1. Juli 2009 vom

European Committee for Standardization (CEN) veröffentlicht. Der Standard stärkt die Rolle von

Energiemanagern in Unternehmen.


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Reduzierung von Energiekosten (Strom, Kühlung, Luft …)

Transparenz der Verbräuche: Senkung des Energieverbrauchs

oftmals durch geringfügige Maßnahmen möglich

Steigerung der Versorgungssicherheit

Erfüllung von gesetzlichen Rahmenrichtlinien

Umweltschutz, Imagepflege (ökologische Denkweise)

Einsatz eines optimierten Energiemix, Optimierung Energieverträge

EEG § 41

Nachhaltige effektivere Prozesse (siehe TEEM, Fraunhofer Inst.)

Mitarbeiter sensibilisieren „Human Factor“

Nutzen durch die Einführung eines EMS


9 EN 16001 – Integration in andere Managementsysteme 9


10 EN16001 – Energiemanagementkreislauf


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Rechnungen der Energieversorger

ca. monatlich oder ca. jährlich

auch Vergangenheitswerte verfügbar

Eigenablesungen

wöchentlich oder monatlich

ggfls. Vergangenheitswerte verfügbar

potenziell unregelmäßig

Automatisch erfasste Werte

5min, ¼ h bis täglich

Aus GLT / BACnet

Aus Datenloggern

Aus SPS

Aus automatischer Energiemessdatenerfassung

Datenquellen für das Energiecontrolling


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Messgeräte als „Werkzeug“ um:

Den Ist-Zustand des Unternehmens zu analysieren

Einsparpotenziale aufzuzeigen

Steuerungsaufgaben (z.B. Emax)

Benchmarks zu erstellen

Ziele wie z.B. die Reduzierung des Energieverbrauchs zu

dokumentieren

Automatische Reports zu erstellen

Resultate nach Einführung konkreter Maßnahmen zu überwachen

„Messgeräte ein wesentlicher Baustein zur Erfüllung der DIN EN 16001“

Automatische Messysteme die Basis für die EN16001


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UMG 508 Modbus-Master / Ethernet Gateway

Ethernet

Ethernet Switch

Bis zu 31 Modbusgeräte ohne Repeater

WEB-Server

HP auf UMG 508

GridVis

SQL-Datenserver und DB

GridVis

Client 1…n

3 Level-Lösung mit ZLT + GridVis + Homepage

ZENON

S-Station: FIZ – Station 1

RS485 / Modbus RTU - Unitronic Li2YCY(TP) 2x2x0,22 (Lapp Kabel)

Vor Ort

Visualisierung

Modbus-Slaves

Monitoring Spezialistenbene

Monitoring Abteilungsebene

Monitoring Zentrale Leitebene

UMG 103 UMG 103 UMG 103 UMG 103


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UMG511

Messung

nach Zähler

PCC / EVU

20 kV / 50 Hz

Einspeisung

betriebsinterner 20kV-Ring

Trafohaus TR 2 (1000kVA)

Trafohaus TR1 (1000kVA)

NSHV TR 3 (1000kVA)

NSHV TR 4 (100kVA)

NSHV TR 5 (1000kVA)

Aufbau eines Energie Management Systems

Bürogebäude und Produktion Fertigung: 8-10 Extruder

Sla

ves

üb

er M

od

bu

s

Automatisches Messsystem:

UMG 508 Mastermessgeräte

UMG103/96S Slavemessgeräte

GridVis Software # 2.2

mySQL Datenbank

GridVis DB-Treiber

TCP/IP Komm. zu den UMG508

Modbus zu den UMG96S/ UMG103

Energieverbrauchs-Reporte

Spannungsqualitäts-Reports

Automatische Dokumentation

Datenexport zu EXCEL


15 Aufbau eines Energie Management Systems


16 EN16001: Energieeffizienzmaßnahmen

Die Ergebnisse der Energieanalyse fließen in die Planung von

Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs ein. Maßnahmen

werden untergliedert in:

Planung

Organisatorische Maßnahmen

Technische Maßnahmen

Quelle: dena - „Handbuch für betriebliches Energiemanagement“


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Lastkurven überwachen

Aktives Lastmanagement

Spitzenverbraucher

während Niedriglastzeiten

betreiben

Einhaltung von

Grenzwerten (z.B. Emax)

Cos-phi überwachen

Einführung von BLK,

dynamischer BLK, OS-

Filtern …

EVU Verträge

Hinsichtlich aktuellem

Verbrauch optimieren

Straftarife vermeiden

Das Lastprofil erlaubt weitreichende Aussagen


18 § 41 EEG: Steuerprivilegien durch Energiemanagement

Besondere Ausgleichsregelung gemäß

41 ff. EEG für stromintensive Unternehmen:

Reduzierter EEG-Umlagesatz, wenn:

– Stromverbrauch größer 10 GWh/a

– Verhältnis der Stromkosten zur Bruttowertschöpfung größer 15%

– Energiemanagement vorhanden, Nachweis durch

• EMAS - Registrierung

• Zertifikat ISO 14001 zzgl. Zusatzerklärung

• Spezifisches Energiemanagement-Zertifikat


19 Maßnahme: Reduzierung EEG Abgabe § 41

Kosteneinsparung bei Fa. FORUMPLAST:

Jährlicher Verbrauch ca. 20 GWh

EEG: 3.5 Cent/kWh

Kosten durch EEG ca. 700 000 Euro/Jahr

Nachweis eines EMS nach § 41

Kosteneinsparung von ca. 600 000 Euro


20 Energieeffizienzmaßnahme: Austausch Antriebe

Austausch ineffizienter Antriebe :

Verwendung von Motoren der Klasse IE2

Einsatz von Frequenzantrieben


21 Energieeffizienzmaßnahme: Austausch Antriebe

Delta:

25 kW


22 EN16001: Beispiel Technische Maßnahmen

Quelle: Siemens

Was bringt ein IE2-Energiesparmotor?


23 EN16001: Beispiel Technische Maßnahmen

Quelle: Siemens

Was bringt ein IE2-Energiesparmotor?


24 Energieeffizienzmaßnahme: Kompressoren

Kompressoren tragen erheblich zu den elektr. Verlusten bei:

3 Kompressoren: 90 + 38 + 55 kW ( Leistung: 100kW)

Vorher: ca. 12 kWh/m³ Luft

Nachher: ca. 6 kWh/m³ Luft

Hohe Leckagerate

Effizienz der Kompressoren

Optimale Dimensionierung der Kompressoren

Vergleich auch über die Volumensmessung

8000 h x 100 kW/h x 0,08 € / 2 (Optimierung) = 32 000 € Einsparung


25 Energieeffizienzmaßnahme: Hallenheizung

Große Hallenheizung nutzt Kompressor-Abwärme:

Wärmerückgewinnung der Großkompressoren

Wärmerückgewinnung Druckluftkompressor.

Abwärme wird ins Heizungssystem gespeist.


26 EN16001: Planung Energieeffizienzmaßnahmen

Überprüfung des Energieeinsatzes / Lieferverträge

Optimierung der Betriebszeiten:

z.B. abschalten von Maschinen in produktionsfreien Zeiten

Anlagen bzw. Maschinen mit hohem Wirkungsgrad verwenden

Energieeffizienz des Gesamtsystems weiter erhöhen

Leistungseinsatz optimieren. Z.B. Spitzenlastoptimierung

Mehrfachnutzung von Energie: z.B. Wärmerückgewinnung


27 EN16001: Organisatorische Maßnahmen

Für den Bereich Beschaffung (z.B. Lebenszykluskosten)

Änderungen im Arbeitsablauf

Im Bereich Regelung / Steuerung

Verhalten der Mitarbeiter

Bei Instandhaltung und Wartung

Schulung und Motivation


28 EN16001: Technische Maßnahmen

Einsatz energieeffizienter Motoren (über 95 % der Lebens-

zykluskosten eines elektrischen Antriebs sind Energiekosten)

Nutzung von Wärmerückgewinnung

Leckage-Reduzierung im Druckluftnetz

Optimierung der Regelung und Steuerung von Anlagen

Optimierung der Dampferzeugung

Spitzenlastoptimierung / Energiespeicher intelligent nutzen


29 Identifizierung von Netzqualitätsproblemen

Moderne Leistungselektronik, verteilte Energieerzeugung, steigender

Kostendruck und damit reduzierte Redundanzen in der Energieverteilung

führen zu reduzierter Netzqualität, mit weitreichenden Konsequenzen:


30 Identifizierung von Netzqualitätsproblemen

Kontinuierlicher Fertigungsprozess

Fertigung rund um die Uhr

Höchste Auslastung der Fertigungseinrichtungen

All dies lässt keine Maschinenstillstände zu!!

Mit moderner Messtechnik können Spannungsqualitätsprobleme

rechtzeitig identifiziert und behoben werden

Steigerung der Versorgungssicherheit

Reduzierung von Wartungskosten

Verlängerung der Lebenszeit von Fertigungseinrichtungen


31 Zusammenfassung: Vorteile durch das EMS

EEG § 41

Reduzierung Stromverbrauch

Fertigung stabilisieren

Transparenz der Verbräuche (bis aufs einzelne Produkt)

Vergleich EVU Rechnung

Prozesse überwachen (Fernüberwachung)

Dokumentation

Identifizierung von Spannungsqualitätsproblemen


32 Janitza Energiemanagementsysteme

Automatische Datenauslesung (unternehmensweit)

Transparenz des Energieverbrauchs

Analysetools

Dokumentation: automatische Energieverbrauch-Reports

Datenexport in div. Formaten (XLS, PDF …)

Überwachung des Leistungslimits & Spitzenlastoptimierung


33 Janitza Introduction


34 Synergien nutzen - EMS & Netzqualität!

SEMS

PQ

Auswirkungen

EN 50160

EMS

EN 16001

ENEV


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