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Smart Building & Energiemanagement

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le vorgegeben: Die CO2-Emissionen sollen bis 2020 um

40 % und bis 2050 um 80 % bis 95 % im Vergleich zu

1990 gesenkt werden. 2008 ist beschlossen worden, den

Primärenergieverbrauch bis 2020 um 20 % sowie bis 2050

um 50 % zu reduzieren. Für den Stromverbrauch ist bis

2020 eine Verringerung um 10 % und bis 2050 um 25 %

festgeschrieben

worden. Darüber

hinaus soll sich

die Energiepro-

duktiv ität um

jeweils 2,1 % pro

Jahr erhöhen.

Um diese Vor-

gaben zu errei-

chen, bedarf es

einer weiteren

Steigerung der Energieeffizienz sowohl im industriellen

als auch im gewerblichen und privaten Sektor. Ein inno-

vatives Energiemanagementsystem („EnMS“) unterstützt

hier entsprechende Maßnahmen und leistet durch ein in-

tegriertes Lastmanagement gleichzeitig einen positiven

Beitrag zur Versorgungssicherheit. Die Einsparung von

Energie sowie die Vermeidung kostenintensiver Last-

spitzen führen zu einer Kostensenkung und damit einer

höheren Wettbewerbsfähigkeit (Bild 1). Eine Zertifizie-

rung der Unternehmen nach DIN EN ISO 50001 [1] bietet

ferner zusätzliche Anreize in Form von Förderprogram-

men oder steuerlichen Vorteilen.

Vorgehensweise bei der Umsetzung einer „EnMS“-LösungD�� D�� �� ��� ����� ������ ����� �������� ��� ���

Einführung eines Energiemanagementsystems dar. Sie

beschreibt die Anforderungen und die Vorgehensweise

Energiemanagement

nach DIN EN ISO 50001Ingolf Sieslack

Vor dem Hintergrund stetig steigender Energiepreise, einer Verknappung der notwendigen

Ressourcen sowie staatlichen Regulierungen spielt die Energieeffizienz neben den

erneuerbaren Energien eine wesentliche Rolle, wenn die Energiewende gelingen soll. Doch wie

lässt sich das erforderliche Energiemanagementsystem aufbauen, und was ist bei seiner

Realisierung zu beachten?

Das Energiemanagement macht den Energieverbrauch

transparent

Ingolf Sieslack ist Master

Project Manager Energy

Efficiency bei der Phoenix

Contact Electronics GmbH

in Bad Pyrmont.

isieslack@phoenixcontact.com

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Smart Building & Energiemanagement

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formen „EnMS“-Lösung als Grundlage für eine spätere

Zertifizierung. Die Ausprägung des Energiemanagement-

systems lässt sich dabei an die jeweiligen Anforderun-

gen des Unternehmens anpassen. In jedem Fall zielt die

Maßnahme auf eine nachhaltige Reduzierung des Ener-

gieverbrauchs durch kontinuierliche Verbesserungen ab.

Zu diesem Zweck müssen die Energiedaten permanent

erfasst und bewertet werden, denn nur so ist die Iden-

tifizierung von Einsparpotenzialen möglich. Die Reali-

sierung der weltweit gültigen Norm ISO 50001 basiert

auf dem PDCA-Management-Zyklus (Plan-Do-Check-Act,

Bild 2), der im Folgenden erläutert wird:

1. Plan-Phase (Planung)

Die Plan-Phase erstreckt sich unter anderem von der De-

finition der Verantwortlichkeiten über die Festlegung der

Energiepolitik bis zur Bestimmung der strategischen und

operativen Energieziele des Unternehmens. Bei der Ener-

gieplanung werden jene Aktivitäten beschlossen, die in

einer stetigen Steigerung der Energieeffizienz resultieren.

Die Energieplanung schließt auch die energetische Be-

wertung ein. Zur Beurteilung der fortwährend gemesse-

nen Energiedaten sind Energieleistungs-Kennzahlen

(Energy Performance Indicator – „EnPI“) zu ermitteln und

festzuschreiben. Dies können beispielsweise Verhältnis-

zahlen, wie kW/Stück oder Druckluftverbrauch/Charge,

sein. Durch den Vergleich der „EnPI“ mit den aktuellen

Energiewerten werden Optimierungspotenziale aufge-

zeigt und damit eine nachgelagerte Erfolgskontrolle

ermöglicht.

2. Do-Phase (Implementierung)

Die Umsetzung der in der Planungsphase definierten und

dokumentierten Maßnahmen erfolgt in der Do-Phase.

Entsprechende Aktivitäten beziehen geeignete Schritte

zur Sensibilisierung der Mitarbeiter hinsichtlich einer

Erhöhung der Energieeffizienz ein.

3. Check-Phase (Erfassung und Analyse)

Im nächsten Schritt werden die Energiemessdaten in-

klusive des Gesamtenergieverbrauchs überprüft und ab-

gewägt. Auf Basis der validierten Messdaten kann das

Unternehmen dann eine Erfolgskont-

rolle in Bezug auf die strategischen

und operativen Ziele vornehmen. Zur

Beurteilung lassen sich die jeweiligen

„EnPI“ und Energieverbrauchsprog-

nosen heranziehen.

4. Act-Phase (Optimierung)

Sind Abweichungen erkannt worden,

werden passende Verbesserungsmaß-

nahmen eingeleitet und durchge-

führt. Sie streben eine kontinuierli-

che Optimierung der Energieeffizienz

an. Setzt das Unternehmen bereits

Managementsysteme gemäß des ISO-

9001-Qualitätsmanagements oder

ISO-14001-Umweltmanagements ein,

kann sich eine Matrix-Zertifizierung als vorteilhaft er-

weisen. Die Führung und Archivierung der Dokumente

lassen sich unter Umständen in ein bestehendes Doku-

mentenmanagementsystem übernehmen. Das führt zu

Synergieeffekten und vereinfacht die Einführung eines

nach DIN EN ISO 50001 zertifizierten Energiemanage-

mentsystems.

Erfassung und Darstellung der Energie- und VerbrauchswerteD�� �������� ��� ������� ��� "��b����#���� ��� ��-

terschiedlich verwendeten Energieträger bildet die

Grundlage für ein effektives Energiemanagementsystem.

Dabei werden sowohl die Daten der Primärenergien, wie

Öl oder Gas, als auch die Sekundärenergie, also Elektri-

zität oder Druckluft, aufgenommen. Die Herausforderung

besteht hier im Einsammeln der Eingangssignale über

verschiedene Kommunikationsstandards, wie Modbus

RTU, M-Bus, IO-Link sowie Bacnet und KNX. Als Lösung

bietet Phoenix Contact [2] einen modularen Datenlogger

an, der die unterschiedlichen Messwerte erfasst und spei-

chert. Seine Granularität erlaubt die Unterstützung

verschiedener Übertragungsverfahren und bietet somit

ein hohes Maß an Flexibilität. Durch die einfache Erwei-

terbarkeit des Datenloggers um die IO-Module des Inline-

Automatisierungssystems sind spätere Anpassungen

einfach möglich.

Die einzelnen Datenlogger werden über standardisierte

Mechanismen, wie Ethernet TCP/IP, Wireless-Protokolle

sowie GSM/GPRS respektive EDGE, bei Remote-Stationen

durchgängig vernetzt. Die gespeicherten Daten können

entweder als CSV-Datei heruntergeladen oder in Daten-

banken, wie „MySQL“ oder MSSQL, geschrieben werden.

Als weiteres Kommunikationsverfahren eignet sich die

OPC-Technologie in Form von OPC DA/UA. In Abhän-

gigkeit von der Unternehmensgröße und den daraus

resultierenden Anforderungen bieten sich webbasierte

Energieportallösungen für das Energiemonitoring an. So

lassen sich Energief lüsse transparent darstellen sowie

Lastkurven und deren Analyse visualisieren. Darüber

Bild 1. Mit Energieeffizienzmaßnahmen lassen sich die Kosten deutlich reduzieren

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Smart Building & Energiemanagement

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elle und historische Werte angezeigt.

Energieportallösungen umfassen

außerdem eine Trendwertbildung,

verbrauchsorientierte Abrechnung,

Berichtswesen sowie zusätzliche

Funktionen. Innovative Ansätze un-

terstützen ferner bei der Wiederga-

be und Auswertung der Energieda-

ten, berechnen auf Basis der „EnPI“

und Vergleiche Abweichungen und

erkennen Schwachstellen. Auf der

Grundlage dieser Informationen kön-

nen dann Verbesserungsmaßnahmen

effizient und zielgerichtet durchge-

führt werden.

Aktivitätenplan zur Priorisierung der Optimierungs maßnahmenD� �$�!���� ��� �$����������!��-

vitäten erstreckt sich von der Sensi-

bilisierung der Mitarbeiter im Hin-

blick auf die Energieeinsparung über

passive Verbesserungsmaßnahmen

bis hin zu aktiven Lösungsansätzen,

wie der Prozessoptimierung und dem

Spitzenlastmanagement. Es stellt

sich folglich die Frage, wo die Ener-

gieeffizienzansätze realisiert werden

sol len und welche Konzepte

betriebswirtschaftlich sinnvoll sind.

Abhilfe schafft eine ABC-Analyse

zur Identifizierung der Verbraucher

mit dem höchsten Energiebedarf. In

Kombination mit einer anschließen-

den Wirtschaftlichkeitsprüfung

erhält das Unternehmen einen prio-

risierten Aktivitätenplan. Zu den

passiven Maßnahmen zählt unter

anderem der Austausch veralteter

ineffizienter Technologie, beispiels-

weise der Ersatz unwirtschaftlicher

Motoren gegen eine Variante mit

entsprechend höherem Wirkungs-

grad. Auch im Bereich anderer Ener-

gieträger wie der thermischen Ener-

gie lässt sich durch eine modifizierte

Dämmung der Wärmeverlust ver-

meiden, was zur Steigerung der

Energieeffizienz beiträgt. Als aktive

Verbesserungsmaßnahme sei die Op-

timierung der Prozessabläufe ge-

nannt. Darunter fallen die Vermei-

dung von unnötigen Leerlaufzeiten,

die Verbesserung der Betriebszustän-

de sowie das ereignisgesteuerte Zu-

und Abschalten von Verbrauchern.

Bild 2. Schematische Darstellung des PDCA-Management-Zyklus zur Steigerung

der Energieeffizienz

Act

Plan

Do

Check

DIN EN ISO 50001

Modulares Energiee!zienzkonzept

Messdatenerfassung

Prozesssteuerung,Kostenstellenzuordnung,

Lastmanagement,Reporting, Trendmeldung

Modbus/TCP/IP Ethernet MySQL SQL CSV

Datenloggen, sichere Datenübertragung

Ethernet RS-485

Energie/Gebäude

ElektrischeLeitung

Elektrik Gas Öl Wasser Druckluft

Temperatur Durch%uss Druck

M-Bus

Dienstleistungen

Steuern

Bewerten

Erfassen

Panasonic Electric Works Europe AG

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Smart Building & Energiemanagement

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eine nahtlose und sichere Kommunikation zwischen dem

Energiemanagementsystem, dem Manufacturing Exe-

cution System (MES) und der Prozesssteuerung sicher-

gestellt werden. Hier empfiehlt sich der Einsatz einer

Energy-Steuerung zur Entkopplung des Energiemanage-

ments von der Prozesssteuerung.

Für energieintensive Unternehmen

erweist sich das Lastmanagement

als weitere Option zur Erhöhung

der Energieeffizienz, denn es dient

dem Verzicht auf kostenintensive

Spitzenlasten.

Fazit��� ����U��U�� �����������-

mentsystem nach DIN EN ISO 50001

bildet nicht nur die Grundlage für

eine entsprechende Zertifizierung.

Es reduziert darüber hinaus sowohl

den Energieverbrauch als auch die

CO2-Emission. Das spart Energie-

kosten ein und schützt zudem die

Umwelt. (ih)

Literatur[56 DIN EN ISO 50001:2011-12 Energiemanagementsysteme –

Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung. Berlin: Beuth Verlag

[2] Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg: www.phoenixcontact.de

Bild 3. Visualisierung optimierter Betriebszustände

t

AbschaltenEnergieeinsatz

Produktion= 100 %

Produktions-bereit = 20 %

Betriebsbereit= 10 %

Aus = 0 %Tp_pb Tpb_bb Tbb_aus Taus_bb Tbb_pb Tpb_p

Einschalten

Mehr Informationen und anmelden: www.vde-verlag.de/seminare

Verteilungsnetze auf dem Weg zum Smart Grid

Gesetzliche Rahmenbedingungen, EEG,

KWK-Gesetz

Dezentrale Elektroenergieerzeuger in

Verteilungsnetzen

Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen

Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen

Elektromobilität und Speicher

Überspannungsableiter

Theoretische Grundlagen

Auslegungen von Ableitern

Spezielle Ableiteraspekte

Spezielle Anwendungen

Praktische Versuche

Zertifi katslehrgang Power Quality Sachkundiger (VDE), Teil F–HEinzigartiger Zertifizierungslehrgang für den Bereich

Spannungsqualität

Grundlagen der Flickermesstechnik

Berechnung von Flicker

Leistungselektronische Systeme

Oberschwingungen bei Umrichtern und

Wechselrichtern

Aktuelle Seminare im Überblick: W

erb

-Nr.

15

04

67

Seminar-Nr.: 10337

16.–17. September 2015 / Berlin

Seminar-Nr.: 10434

23.–24. September 2015 / Darmstadt

Seminar-Nr.: 9603

07.–11. September 2015 / Offenbach/M.

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