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VSAS – Verband Schaltanlagen und Automatik Schweiz

USAT – Union Suisse Automation et Tableaux électriques

USAQ – Unione Svizzera Automazione e Quadri elettrici

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Spitzenlastoptimierung: Stromspitzen reduzieren lohnt sich

Optimisation des pointes de consommation: diminuer les points de la puissance, ça paye

Spitzenlastoptimierung reduziert die kurzzei-tigen Leistungsspitze mit dem Ziel die Strom-kosten zu senken ohne die betrieblichen Prozesse spürbar zu beeinflussen. Dies ist insbesondere interessant, weil die verrechne-ten Kosten für die maximale Leistungsspitze oftmals bis zu 50 % der gesamten Stromnetz-kosten eines Unternehmens ausmachen.

Die Reduktion des Energieverbrauchs ist in aller Munde – weltweit. Im Bereich der Gebäudetech-nik steht sehr oft nur das reine kWh-Sparen im Fo-kus, ebenso werben Hersteller von elektrischen Anlagen mit einer möglichst hohen Effizienz ih-rer neuen Produkte. Leider wird oft vergessen, dass die bezogene Leistung (kW) einen weitaus höheren Einfluss auf die Stromrechnung hat. Vie-le Verteilnetzbetreiber haben die Preise für die Leistung in den letzten Jahren stark erhöht.

Un système de déléstage diminue les points de la puissance afin de réduire les coûts en électricité sans pour autant nuire aux proces-sus de fonctionnement. Ceci est particulière-ment intéressant, car les frais facturés pour les pics de la puissance représentent souvent jusqu'à 50% des frais d'électricité totaux d'une entreprise.

Partout dans le monde, on ne parle que de ré-duction de la consommation énergétique. Dans le secteur du bâtiment, on ne s'intéresse souvent qu'aux économies en termes de kWh; de même, quand les fabricants de dispositifs électriques font la promotion de leurs nouveaux produits, ils mettent en avant l'efficacité la plus haute possib-le. Malheureusement, on oublie souvent que la puissance reçue (kW) a un impact bien plus im-portant sur la facture d'électricité. Ces dernières années, de nombreux gestionnaires du réseau de distribution ont fortement augmenté leurs ta-rifs en matière de puissance.

Dans certains secteurs d’activité, on peut atteindre une baisse des pics d'intensité de

jusqu’à 30%.

Leistungsspitzen sind je nach Branche um bis zu 30 % reduzierbar

Ersparnis 2'000 CHF/a – 40'000 CHF/a pro Kunde

Épargne de 2'000 CHF/a à 40'000 CHF/a par client

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Prinzip der SpitzenlastoptimierungSpitzenlastoptimierung, wie der Name es bereits sagt, optimiert die Leistungsspitze unter Berück-sichtigung kundenspezifischer Vorgaben. Der lo-kale Lastmanager ist direkt mit dem rechnungs-relevanten Hauptzähler des Kunden verbunden. Der im Lastmanager integrierte Trendrechner überprüft kontinuierlich die Einhaltung des vor-gegebenen Leistungslimits. Läuft der Betrieb in Gefahr das festgelegte arithmetische Leistungs-mittel einer Viertelstunde zu überschreiten, so werden vordefinierte schaltbare Verbraucher kurzzeitig unterbrochen oder reduziert. Faustre-gel Nummer 1 ist die „Nicht-Beeinflussung“ des operativen Betriebs, d.h. eine gut funktionieren-de Spitzenlastoptimierung senkt dem Kunden unmittelbar die Netzkosten, ohne dabei das Unternehmen in seinen Prozessen und seinem Komfort einzuschränken. Je nach Branche kön-nen die Leistungsspitzen massiv gesenkt, und als Folge davon die Stromkosten um bis 30 % reduziert werden.

Le principe de l'optimisation des pointes de consommationComme son nom l'indique, l'optimisation des pointes de consommation optimise les points de puissance en tenant compte des directives prop-res au client. Le système de déléstage est direc-tement relié au compteur principal qui sert à la facturation chez le client. Le calculateur de ten-dance intégré dans le système de déléstage véri-fie en continu le respect des limites de puissan-ce fixées. Si le système menace de dépasser les moyens d'alimentation pendant un quart d'heure, des éléments qui consomment de l'électricité et dont on a préalablement décidé qu'ils pouvaient être gérés sont diminués ou coupés provisoire-ment. La première règle de base est qu'il ne faut pas influencer le fonctionnement opérationnel, c'est-à-dire qu'une bonne optimisation des poin-tes de consommation diminue immédiatement les frais d'électricité du client sans restreindre pour autant les processus et le confort de l'entre-prise. Dans certains secteurs d'activité, on peut notablement réduire les pics d'intensité et par conséquent atteindre une baisse des coûts éner-gétiques de 30%.

Dauerlinie „Verrechnete Leitung vs. Produktive Leistung“

Courbe comparative puissance calculée et puissance productive

Verrechnete Leistung (höchste ¼ h des Monats/Jahres)Puissance calculée (¼h le plus élevé du mois/de l'année)

Produktive Leistung des Betriebs = neues Leistungsmaximum Puissance productive de l'entreprise = nouveau maximum de puissance

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Planung ist das A und OFür eine optimal funktionierende Spitzenlas-toptimierung braucht es, neben den tariflichen Kenntnissen, auch langjährige Erfahrung bei der Integration von elektrischen Verbrauchern in die Optimierung.In einem ersten Schritt wird eine Analyse des Lastprofils der letzten zwölf Monate, unterteilt in 15-Minuten Einheiten, durchgeführt. Ein versier-ter Projektleiter kann bereits an dieser Stelle eine Schätzung abgeben, ob und in welchem Umfang eine Optimierung durchgeführt werden kann.In einem zweiten Schritt findet bei bestehenden Kundenanlagen eine Begehung zusammen mit den verantwortlichen Personen des Betreibers vor Ort statt. Bei dieser Begehung werden die Verbraucher definiert, die in die Spitzenlastop-timierung integriert werden können, und welche Verbraucher ungeeignet sind resp. unter keinen Umständen integriert werden können. Auch wird festgelegt wie stark und unter welchen Bedingun-gen (Priorisierung, Schaltzeiten, Regenerations-zeiten) eine Optimierung der einzelnen Verbrau-cher durchgeführt werden kann. Gemeinsam mit dem Kunden wird darauf basierend das mög-lichst realistische Leistungslimit definiert.Bei Neubauten werden anhand der Anschluss-werte der elektrischen Verbraucher Annahmen getroffen.

Integrierbare VerbraucherNicht jeder Verbraucher ist geeignet für eine Integration. Eine seriöse Vorarbeit ist zwingend notwendig. Für eine Einbindung in die Optimie-rung eigenen sich vor allem „träge“ Maschinen oder Anlagen, also Verbraucher, die eine ge-wisse Speicherkapazität (Beispiel Wärme/Kälte) haben. In der Gastronomie werden häufig Stea-mer oder Vario Cooking Center integriert. Auch Industriewaschmaschinen, Tumbler, Galvanik-bäder, Lüftungen, Kältemaschinen, Boiler und

Le b.a-ba, c'est la planificationPour que l'optimisation des systèmes de délés-tage pointes de consommation fonctionne au mi-eux, il faut, outre des connaissances en termes de tarifs, disposer d'une longue expérience en matière d'intégration d'appareils qui consom-ment de l'électricité au sein de l'optimisation.Tout d'abord, on analyse la courbe de charge sur les douze derniers mois par tranches de 15 mi-nutes. À ce stade, un chef de projet chevronné peut déjà estimer si on peut procéder à une opti-misation, et si oui, dans quelle mesure.Ensuite, il y a une visite des installations existan-tes chez le client en compagnie du responsable sur place. Lors de cette visite, on définit les ap-pareils qui peuvent être intégrés dans le systè-me de déléstage et ceux qui ne conviennent pas ou ne peuvent en aucun cas en faire partie. On détermine également le degré et les conditions (hiérarchisation, temps de commutation, temps de régénération) de l'optimisation pour chacun des appareils. Au vu de ces éléments, on déter-mine avec le client la consigne la plus réaliste possible.Pour les bâtiments neufs, on effectue des estima-tions en s'appuyant sur les valeurs de raccorde-ment des appareils électriques.

Les appareils intégrablesTous les appareils qui consomment de l'électri-cité ne se prêtent pas à une intégration. Il faut impérativement effectuer une préparation séri-euse. Les machines ou les dispositifs «inertes», c'est-à-dire les appareils qui possèdent une cer-taine capacité de stockage (par exemple chaud/froid), sont particulièrement bien adaptés à une optimisation. Dans le domaine de la gastrono-mie, on intègre fréquemment les fours à vapeur ou le VarioCooking Center. Les machines à laver industrielles, les sèche-linge, les bains électroly-tiques, les VMC, les machines frigorifiques, les

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Kompressoren sind sehr gut geeignet um in eine Optimierung eingebunden zu werden. Oftmals werden auch BHKW und Notstrom in eine Opti-mierung eingebunden.In vielen Unternehmen werden häufig auch Leit-systeme eingesetzt. Ein moderner Lastmanager kann mit bestehenden Leitsystemen problemlos interagieren, dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um ein KNX, Dupline, Modbus RTU, M-Bus oder Ethernet TCP/IP System handelt.

chauffe-eau et les compresseurs se prêtent par-ticulièrement bien à une intégration. Souvent, les centrales énergétiques et l'électricité de secours sont inclus dans l'optimisation.Dans de nombreuses entreprises, on utilise aussi souvent les systèmes conducteurs. Un système de déléstage moderne peut interagir sans prob-lème avec les systèmes existants, qu'il s'agisse de KNX, Dupline, Modbus RTU, M-Bus ou Ether-net TCP/IP.

Aufbau einer Spitzenlastoptimierung Structure d'une optimisation des pointes de consommation

EW-HauptmessungMesure principale CE

NetzanalyseAnalyse réseau

Messung div. Medien (Strom, Gas, Öl, Wasser, etc.) Mesure de différents éléments (électricité, gaz, fioul, eau, etc.)

Schaltbare Verbraucher (Steamer, Klima, Kälte, Boiler, Tumbler, etc.)Appareils commutables (four à vapeur, climatisation, appareils frigorifiques, chauffe-eau, sèche-linge, etc.)

L'aspect financierUn projet d'installation d'une optimisation des pointes de consommation est très vite amor-ti. Généralement, en tenant compte de tous les frais, le retour sur investissement est obtenu en trois ans. Les frais pour une installation clés en main vont de 9'000 CHF à 40'000 CHF selon le nombre d'appareils à gérer et le travail nécessité par l'intégration.

Finanzielle BetrachtungEin Projekt zur Installation einer Spitzenlastopti-mierung amortisiert sich sehr schnell. In der Re-gel ist der Return einer Spitzenlastoptimierung, unter Berücksichtigung sämtlicher Kosten, in-nerhalb von 3 Jahren gegeben. Die Kosten für eine schlüsselfertige Installation belaufen sich je nach Anzahl zu steuernder Verbraucher und Integrationsaufwand zwischen CHF 9'000 bis CHF 40'000.

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UmsetzungNachdem die Detailanalyse abgeschlossen ist, werden die verschiedenen Aufträge zur Umset-zung vergeben. Gleichzeitig mit dem anpassen der Schemas wird abgeklärt, wie und wo in die Steuerung der Verbraucher eingegriffen werden kann. Neuere Geräte und Maschinen sind oftmals für die Eingriffe einer Spitzenlastoptimierung vor-bereitet oder können mit dieser Option bestellt resp. nachgerüstet werden.Währendem der Schaltanlagenbauer die Arbei-ten an der Steuerung im Schaltschrank durch-führt, ergänzt der Installateur die notwendigen Installationen zwischen dem Schaltschrank und dem Verbraucher. Die Programmierung des Spit-zenlastmanagers erfolgt nach Abschluss sämtli-cher Arbeiten und wird entweder vom Hersteller oder dem versierten Schaltanlagenbauer durch-geführt.Ein erfahrener Projektleiter stellt sicher, dass die Koordination einwandfrei funktioniert, und ist gleichzeitig der Ansprechpartner für alle Beteilig-ten.

Visualisierung und ISO 50001Ein Spitzenlastoptimierungssystem und die ent-sprechende Visualisierungssoftware bieten zu-dem mit den erfassten Energie-Zählwerten (auch Gasverbräuche, Öl, Wasser, Druckluft, etc.), einerseits Grundlageninformationen für die Pla-nung, und bilden andererseits die Basis für die Überprüfbarkeit der Investitionen und Massnah-men zur Energieeinsparung (oft für kantona-le Energie-Sparmassnahmen oder ENAW/act/EVA-Monitoring wichtig). Mit der Einführung ei-nes Spitzenlastoptimierungssystems wird auch bereits der Grundstein für eine Zertifizierung nach ISO 50001 (Energiemanagement) gelegt, welche nebst Deutschland auch in der Schweiz immer stärkere Verbreitung findet.

La mise en œuvreUne fois l'analyse détaillée terminée, on attribue les différentes tâches en vue de la mise en œuv-re. Tout en ajustant le schéma, on détermine com-ment et où on peut intervenir dans le contrôle des appareils. Souvent, les machines et les appareils récents sont déjà préparés pour les interventions d'optimisation des pointes de consommation, ou bien on peut les commander avec cette option ou les munir d'équipements complémentaires.Tandis que le tableautier travaille sur le contrôle au niveau de l'armoire de commande, l'installa-teur complète les installations nécessaires entre l'armoire de commande et les appareils. Le sys-tème de déléstage est programmé soit par le fa-bricant, soit par un tableautier expérimenté, une fois que tous les travaux sont terminés.Un chef de projet chevronné s'assure du bon fon-ctionnement de la coordination et sert en même temps d'interlocuteur pour tous les acteurs de l'optimisation.

Visualisation et ISO 50001Un système d'optimisation des pointes de con-sommation doté d'un logiciel de visualisation ad-apté offre, en plus des valeurs énergétiques sai-sies (y compris la consommation de gaz, de fioul, d'eau, d'air comprimé, etc.), des informations de base pour la planification tout en permettant de contrôler les investissements et les mesures d'économie d'énergie (un aspect souvent import-ant pour les mesures d'économie d'énergie can-tonales ou la surveillance AEnEC/act/ACE). La mise en place d'un système d'optimisation de la consommation sert également de base à la cer-tification selon ISO 50001 (gestion énergétique), qui est de plus en plus répandue non seulement en Allemagne, mais aussi en Suisse.

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Moderne Lastmanager für die EnergiewendeDie schaltbaren Lasten in den Gebäuden und der Industrie können heute zu einem Pool aggregiert und als Regelenergie verkauft werden. Der Kun-de spart mit einer Teilnahme an einem solchen Pool nicht nur in Form von geringeren Netzkosten durch die lokale Netzoptimierung, sondern erhält sogar eine Vergütung für das zur Verfügung stel-len von Flexibilität.

Autor: Thomas Stadler

Firma: Xamax AG, Olten

Funktion: Geschäftsführer

Un système de déléstage moderne pour la transition énergétiqueDe nos jours, on peut agréger les consommations commutables dans les bâtiments et l'industrie pour former un pool et les vendre comme énergie d'équilibrage. En participant à ce type de pool, le client économise pas seulement sur sa facture d'électricité grâce à l'optimisation locale de l'ali-mentation, mais il est en outre indemnisé pour la mise à disposition de sa flexibilité.

Auteur: Thomas Stadler

Société: Xamax AG, Olten

Fonction: Directeur