Energieströme intelligent optimieren

Größere Unternehmen waren stets in der Lage, entsprechende Tools wie Energiemonitoring sowie das Erheben eines CO2-Fußabdrucks durch zusätzliches Personal zu ermöglichen. Doch kleineren und mittleren Unternehmen (KMU), die in Deutschland einen beträchtlichen Teil des Verbrauchs von Energie ausmachen, fehlte es bislang an entsprechendem ausgebildeten Personal oder Werkzeugen. Um im globalen Kontext dennoch mithalten zu können, haben sie die Möglichkeit auf Förderprogramme zurückzugreifen, die ihnen die Chance bieten, mit innovativen Partnern zusammenzuarbeiten.

Eines dieser Programme wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Jahr 2009 mit dem Namen EnHiPro (Energie- und Hilfsstoffoptimierte Produktion) gestartet. Die Technische Universität Braunschweig und drei weitere Forschungspartner entwickelten bis zum Mai 2012 ein System, welches in vier Anwender-KMUs mittels intelligenter Messtechnik den Energieverbrauch von Maschinen aufzeigt und Einsparpotenziale aufdeckt.

Für die Visualisierung der Prozesse und Ergebnisse wurde im September 2011 der Softwarespezialist c4c Engineering für die Entwicklung der EnyFlow-App gewonnen. „Wir konnten durch die App die Energieflüsse von Produktionsprozessen nicht nur visualisieren, sondern besitzen mit der Anwendung auch ein Tool, um die Ergebnisse des gesamten Projekts für Anwender als auch für die Lehre kommunizieren zu können“, sagt Gerrit Posselt, Projektleiter und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Braunschweig. Und das eben auch für KMUs.

„KMUs bilden das Rückgrat des Produktionsstandortes Deutschland und sollten ebenfalls die Chance haben, an Verbesserungsprozessen in ihrer eigenen Produktion mitzuwirken. Unser Konzept basiert darauf, KMU-gerechte Messtechnik an Maschinen zu installieren, die Energiedaten zu erfassen und diese in ein Betriebsdatenerfassungssystem zurückzuspielen. Diese Energie- und Stoffstromdaten werden mit weiteren Produktionsdaten gekoppelt“, erklärt Posselt. Aus dieser Datensynergie resultierte letztendlich das Ergebnis, wie viel Energie aufgewendet wurde, um ein spezifisches Produkt in der eigenen Fertigung herzustellen. Die energieintensiven Prozesse werden dabei gezielt identifiziert und können entsprechend optimiert werden.

Dafür wurde das Projekt EnHiPro in vier Arbeitspakete gegliedert:

• Energie- und Hilfsstoffmessung
• Datenverarbeitung und -management
• Bewertung und Visualisierung
• Entwicklung eines Maßnahmenkatalogs zur Optimierung.

Um die Projektergebnisse anschaulich darzustellen und ferner die Anwendbarkeit der entwickelten Ansätze aufzuzeigen, wurde „die Lernfabrik“ im IWF geschaffen, welche zwei zentrale Ziele verfolgt. Erstens die praktische Erlebbarkeit von Methoden und Werkzeugen der nachhaltigen Produktion anzubieten sowie zweitens die Sensibilisierung von Fach- und Führungskräften der Produktion zu stärken. Dafür gliedert sie sich in verschiedene Stationen, welche unterschiedlichste Inhalte zum Thema „Energie- und Ressourceneffizienz in der Produktion“ interaktiv darstellen.

Durch die Ansammlung verschiedenster Maschinen wie beispielsweise Fräs- oder Schleifmaschinen fungiert die Lernfabrik zudem als Nachbildung des Maschinenparks von kleineren Unternehmen. Jede Maschine sowie die maschinennahe Peripherie, wie beispielsweise die Druckluftkompressoren oder Kühlschmierstofffilter, wurden mit Energiemessgeräten verbunden. Die integrierten Sensoren messen fortwährend die elektrische Leistung.

Diese Daten wurden im nächsten Schritt von einem Datensammler erfasst und zentral in eine Datenbank geschoben und dort bereitgestellt. Anschließend werden diese nach festgelegten Regeln mit weiteren Produktionsdaten gekoppelt und verdichtet.

„Mit diesem Prozess erhält man die Erkenntnisse, wie viel Energie von der jeweiligen Maschine während produktiver Zeiten und während Rüstzeiten verbraucht wurde. Die Informationen kann man dazu nutzen, um tatsächliche Kosten und Nebenkosten zugewiesen auf den produzierten Artikel zu evaluieren. Zukünftig wäre es dann möglich eine ganz neue Produktkalkulation und Produktionsplanung aufzustellen“, sagt Posselt.