Herausforderung

Wie lässt sich Energie in Industrieunternehmen effizienter nutzen?

Wie kann Energie unter industriellen Rahmenbedingungen nachhaltig erzeugt, gespeichert und zur Verfügung gestellt werden? Und welche Effekte auf das Gesamtsystem haben charakteristische Faktoren wie Netzrückwirkung und Blindleistung oder sekundäre Energieformen wie Kälte, Wärme und Prozessgase? Diesen Fragen geht seit Anfang 2013 das Forschungsprojekt SEEDs nach. Drei Fraunhofer-Institute arbeiten in dem vom bayerischen Wirtschaftsministerium geförderten Projekt zusammen. Im Erlanger Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB laufen die Fäden zusammen. Der Schwerpunkt liegt auf kleineren und mittleren Unternehmen mit einer Energie-Grundlast im einstelligen Megawatt-Bereich.

Als Untersuchungs- und Demonstrationsplattform dient der Instituts-Gebäudekomplex des Fraunhofer IISB selbst. Anforderungen und Energieverbrauch sind dort aufgrund energieintensiver Technologie-, Geräte- und Materialentwicklungen vergleichbar mit einem kleineren Industrieunternehmen. Zur Umsetzung der SEEDs-Ziele müssen die Forscher exakt wissen, wo genau und wie die Energieströme fließen. Gemessen werden dabei unterschiedliche Energieformen wie elektrischer Strom, die Stromproduktion aus drei Photovoltaik-Anlagen, Wärme, Kälteerzeugung, Lüftung und Klimatechnik bis hin zur hauseigenen Druckluftanlage und zu einem großen Gleichstromnetz für Forschungsaufgaben. Auch Wetterdaten werden in das Monitoring einbezogen.

Lösung

Systematisches Energiemonitoring

Nach einer Prüfung verschiedener Energiemonitoringsysteme fiel die Entscheidung auf die Software powermanager von Siemens, die im Fraunhofer IISB als eigenständiges System läuft. Sie überwacht und archiviert die Daten von über 50 Messstellen in unterschiedlichen Geräten. Die Messung von elektrischen Energiedaten wie Spannungen, Strömen, Leistungen, Energiewerten und Frequenzen erfolgt in der Regel direkt über Messgeräte aus dem Sentron-Portfolio. Zum Einsatz kommen unter anderem Standardmodelle der Reihe 7KM PAC 3100 und 3200 sowie multimasterfähige 7KM PAC 4200. Sie ermöglichen eine Erfassung bis auf Anlagenebene. 
Nutzen

Lastspitzen reduzieren

Dank der Einführung der powermanager-Software lassen sich im Fraunhofer IISB nahezu alle Energieströme exakt nachvollziehen.

Das gesamte Energiemonitoringsystem wird sekündlich in Echtzeit aktualisiert. Durch diese kurzen Intervalle kommen die SEEDs-Forscher dem Ziel, Lastspitzen zu reduzieren, einen entscheidenden Schritt näher. Denn vor allem elektrische Energiespeicher lassen sich so exakt und bedarfsgesteuert zu- und wieder abschalten. Im Betriebsalltag zeigt die exakte Analyse der Energieströme Optimierungspotenziale auf, etwa nicht optimale Betriebsstrategien für die Betonkernaktivierung oder für gekoppelte Heizungspumpen. Ebenso helfen die Daten bei der Fehlersuche, beispielsweise wenn ein Switch einen falschen Alarm für das Notkühlsystem im Serverraum auslöst.