Energiemanagement mit Phoenix Contact

Mehr Effizienz bei reduzierten Kosten

Steigende Energiekosten und strenge gesetzliche Vorgaben machen das Messen und Analysieren von Verbräuchen im Unternehmen wichtiger denn je. Für diese Aufgabe gibt es inzwischen IoT-Lösungen, die sich einfach per Plug&Play installieren lassen. Zwei Beispiele aus der Produktion.
 Für Energiemanager, die standortübergreifend arbeiten müssen, stellt die Datenaufnahme und -auswertung eine Herausforderung dar. Der EMMA-Service der IIoT-Plattform Proficloud.io schafft Abhilfe.
Für Energiemanager, die standortübergreifend arbeiten müssen, stellt die Datenaufnahme und -auswertung eine Herausforderung dar. Der EMMA-Service der IIoT-Plattform Proficloud.io schafft Abhilfe.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Früher spielten die in den täglichen Maschinendaten aufgeführten Energieverbräuche eine eher untergeordnete Rolle. Oft wussten Produktionsleiter nicht einmal den Energiebedarf einzelner Maschinen, sondern nur den der gesamten Werkhalle. Das hat sich spätestens dann geändert, als CO2-Fußabdrücke zu relevanten Kennzahlen wurden und die Energiekosten immer kurzfristiger in neue Höhen klettern. Die aktuelle Energiekrise verschärft diese Situation. Mittlerweile müssen alle Branchen, die größere Energiemengen verbrauchen, die entsprechenden Werte mess- und auswertbar machen sowie eine kontinuierliche Verringerung der energiebezogenen Leistung nachweisen.

Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), die bislang kein oder lediglich ein rudimentäres Energie-Monitoring einsetzen, ziehen Nutzen aus einer höheren Datentransparenz. Dies zum einen, weil sie Normen und Gesetze leichter einhalten können und einen detaillierteren Überblick über die Energieverbräuche einzelner Prozesse, Maschinen oder Anlagen bekommen. Mit Hilfe dieser Informationen werden Einsparpotenziale aufgedeckt, die dann zur Verbesserung der Energieeffizienz und Reduzierung von Energiekosten beitragen können.

Die Verantwortlichen für das Energiemanagement in Unternehmen stehen allerdings vor dem Problem, die notwendigen Verbrauchsdaten korrekt und komfortabel erfassen zu können. Digitale Stromzähler, die beispielsweise an den Maschinen und Anlagen montiert sind, lassen sich zwar grundsätzlich über Kommunikationsprotokolle an die IT-Infrastruktur anschließen. Es braucht aber zusätzliche Speichermöglichkeiten und lange Excel-Listen respektive eine geeignete Analyse-Software, die bestenfalls auch bei einer aussagekräftigen Visualisierung hilft.

Kurz gesagt: Bisher war einiger Aufwand und viel Know-how erforderlich, um zahlreiche Geräte anzubinden, die benötigten Daten aufzunehmen und auszuwerten sowie anschließend kluge Schlussfolgerungen aus den Ergebnissen abzuleiten. Für Energiemanager, die mit begrenzten Mitteln und teilweise standortübergreifend arbeiten müssen, stellt das eine echte Herausforderung dar.

  Die IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräte mit integrierter 
Ethernet- und Cloudschnittstelle können ohne ein zusätzliches
IoT-Gateway per MQTT-Protokoll direkt an die IIoT-Plattform 
Proficloud.io angebunden werden.
Die IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräte mit integrierter Ethernet- und Cloudschnittstelle können ohne ein zusätzliches IoT-Gateway per MQTT-Protokoll direkt an die IIoT-Plattform Proficloud.io angebunden werden.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Technische Voraussetzungen

Dieses Szenario scheint wie geschaffen für ein Energiemanagementsystem auf IoT-Basis. Tatsächlich lässt sich eine solche Lösung mit wenigen IT-Ressourcen umsetzen. Voraussetzung ist der Einsatz von IoT-fähigen Messgeräten im jeweiligen Schaltschrank oder an der Maschine/Anlage, deren Ankopplung an einen Router sowie ein Account bei einem Cloudservice. Als Beispiel sei die Kombination aus IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräten und dem EMMA-Service der IIoT-Plattform Proficloud.io genannt, die von Phoenix Contact zur Verfügung gestellt werden.

EMMA steht dabei für Energy Monitoring, Management and Analytics. Der Smart Service, der eine intuitive Bedienung aufweist, visualisiert elektrische Energie- und Leistungsdaten der eingebundenen Geräte. Durch die cloudbasierte Lösung kann der Energiemanager auf diese Daten zugreifen – und das unabhängig vom Einbauort der Messgeräte. Mit den auf diese Weise gewonnenen Informationen lassen sich die richtigen Maßnahmen definieren und realisieren. Der EMMA-Service unterstützt den Energiemanager hier im Check-Schritt des PDCA-Zyklus (Plan Do Check Act) nach der internationalen Norm ISO50001:2018 „Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung“.

Die IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräte werden dabei über eine Ethernet-Schnittstelle und das TLS-verschlüsselte MQTT-Protokoll per Plug&Play direkt and die IIoT-Plattform Proficloud.io angeschlossen. Innerhalb der Cloudumgebung kann der Energiemanager die Messgeräte über den kostenfreien Device-Management-Service in ein neues oder bestehendes System integrieren. Die ausgewählten Messwerte werden dann automatisch übertragen und gespeichert. Über den EMMA-Service hat der Energiemanager nun Zugriff auf diese Daten, die sich direkt nutzen lassen. Die aufwendigen Konfigurationen klassischer industrieller Netzwerke – wie Modbus oder Profinet – sind nicht mehr notwendig.

 Die Kombination aus IoT-fähigen Energiemessgeräten und dem EMMA-Service bietet Energiemanagern eine übersichtliche Visualisierung von elektrischen Energie- und Leistungsdaten der eingebundenen Geräte.
Die Kombination aus IoT-fähigen Energiemessgeräten und dem EMMA-Service bietet Energiemanagern eine übersichtliche Visualisierung von elektrischen Energie- und Leistungsdaten der eingebundenen Geräte.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Vorteile der Lösung

Kontinuierliche erfasste Energieverbräuche von Maschinen, Anlagen und Prozessen sind die Basis für ein betriebliches Energiemanagement. Sie bilden die Grundlage für eine ganze Reihe weiterer Vorteile:

1. Durch das intelligente Schalten von Anlagenteilen, die gleichmäßige Netzbelastung sowie die Reduzierung von Oberwellen wird die Anlagenauslastung optimiert.

2. Spitzenbelastungen lassen sich durch intelligente Trendberechnungen und ein Lastmanagement verringern.

3. Die ständige Überwachung der Anlagenparameter minimiert Anlagenstillstände.

Anhand von zwei Anwendungsbeispielen soll die Funktionsweise des EMMA-Service näher erläutert werden.

 Applikationsbeispiel eines IoT-basierten Energiemanagements mit den IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräten.
Applikationsbeispiel eines IoT-basierten Energiemanagements mit den IoT-fähigen EMpro-Energiemessgeräten.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Praktische Anwendung im Kühlhaus

Der Snackhersteller A möchte Transparenz über den Energieeinsatz in seiner Fertigung und den Kühlhäusern haben, da er eine CO2-neutrale Produktion anstrebt sowie die Energiekosten nachhaltig reduzieren möchte. Um die hierfür erforderlichen Energieeffizienz-Maßnahmen und die Schritte zur Reduzierung des Energieverbrauchs identifizieren zu können, musste das Unternehmen zum einen wissen, welche Energiemenge es für die Kühlung pro eingelagerter Tonne Kartoffeln aktuell in seinen Kühlhäusern benötigt. Zum anderen interessierte es sich für den Energieeinsatz pro Kilogramm der hergestellten Produkte. Die bisherige monatliche Ablesung der Zähler sowie die Auswertung über Excel-Listen war zeitaufwendig und bot nicht genügend Transparenz, damit sich beide Ziele erreichen lassen.

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