Energieeinsparmöglichkeiten - Kommunikations- und Informationssysteme

Informationssysteme

Egal, ob sich Rohdaten auf Messungen, Betriebszustände oder Tarife beziehen, sie können nur sinnvoll genutzt werden, wenn man sie in nützliche Informationen umwandelt und je nach Bedarf an alle am Energieeffizienzprozess beteiligten Parteien weiterleitet, um allen Mitgliedern des Energiemanagementprozesses wertvolle Informationen zu liefern. Die Daten müssen außerdem erläutert werden, da Management- und Interventionsfähigkeiten für eine effiziente Energieeinsparpolitik nur entwickelt werden können, wenn die damit zusammenhängende Problematik vollständig verstanden wird. Die Verteilung von Daten muss zu Aktionen führen und diese Aktionen müssen fortlaufend durchgeführt werden, um eine nachhaltige Energieeffizienz zu erzielen (siehe Abb. K20).

Abb. K20: Betriebskreislauf von für die Energieeffizienz entscheidende Daten

Allerdings wird für diesen Betriebskreislauf ein effizientes Kommunikationsnetz benötigt.

Dieses Informationssystem kann dann täglich an den verschiedenen Standorten genutzt werden, wo Strom verbraucht wird (für industrielle Vorgänge, Beleuchtung, Klimatisierung etc.), um die durch das Unternehmensmanagement vorgegebenen Energieeffizienzziele zu erreichen. Außerdem kann gewährleistet werden, dass diese Standorte einen positiven Beitrag für den Geschäftsbetrieb leisten (im Bezug auf Produktionsvolumen, Bedingungen für Einkäufer, Temperaturen in Kühlräumen etc.).

Überwachungssysteme

• Für Schnellaudits, die fortlaufend durchgeführt werden können.

Das Fördern der Vertrautheit mit Daten und deren Verteilung kann dabei helfen, jeden auf dem neusten Stand zu halten. Allerdings erfolgt die Entwicklung von elektrischen Netzen sehr schnell und es kommen immer wieder neue Fragen auf, ob mit diesen neuen Entwicklungen umgegangen werden kann.

In Anbetracht dieser Tatsache kann ein System zur Überwachung der Energieübertragung und des Verbrauchs alle Informationen liefern, die benötigt werden, um vor Ort ein umfassendes Audit durchzuführen. Neben Strom würde dieses Audit Wasser, Luft, Gas und Dampf abdecken.

Messungen, vergleichende Analysen und standardisierte Energieverbrauchsdaten können genutzt werden, um die Effizienz von Prozessen und industriellen Systemen zu ermitteln.

• Zur schnellen und fundierten Entscheidungsfindung

können angemessene Maßnahmen umgesetzt werden. Diese umfassen Steuerungs- und Automatisierungssysteme für Beleuchtung und Gebäude, Frequenzumrichter, Prozessautomatisierung etc.

Das Aufzeichnen von Informationen über den effizienten Einsatz von Geräten ermöglicht die genaue Ermittlung der in einem Netzwerk oder einem Transformer verfügbare Kapazität und wie und wann Wartungsarbeiten durchgeführt werden sollten (damit Maßnahmen weder zu früh noch zu spät ergriffen werden).

Kommunikationsnetze

Informations- und Überwachungssysteme sind gleichbedeutend mit Kommunikationsnetzen sowohl im Intranet als auch im Internet, und der Austausch findet in einer Computerarchitektur statt, die auf einer benutzerspezifischen Basis beruht.

• Intranet

Größtenteils findet der Datenaustausch im industriellen Sektor über fest im Kommunikationsnetzwerk des Unternehmens installierte Web-Technologien statt, typischerweise über ein Intranet, das nur durch den Betreiber genutzt wird. Was den industriellen Datenaustausch zwischen physikalisch verbundenen Systemen, zum Beispiel über RS485 oder Modem (GSM, Funk etc.) angeht, ist das Modbus-Protokoll bei Messgeräten und Schutzeinrichtungen für elektrische Verteilnetze sehr weit verbreitet. Dieses von Schneider Electric erstellte Protokoll gehört heute zum industriellen Standard.

In der Praxis werden elektrische Daten von einem in einem Schaltschrank installierten, industriellen Webserver aufgezeichnet. Bei der Übertragung dieser Daten kommt das weit verbreitete TCP/IP-Standardprotokoll zum Einsatz, um die laufenden Kosten des Computernetzwerks zu reduzieren. Genau dieses Prinzip wird auch von Schneider Electric zur Übertragung von Daten zur Steigerung der Energieeffizienz genutzt. Neben einem PC mit einem Internetbrowser wird keine zusätzliche Software benötigt. Dank der Tatsache, dass die Energieverteilungen unabhängig arbeiten, sind keine zusätzlichen Computersysteme erforderlich. Alle Energieeffizienzdaten werden aufgezeichnet und können auf konventionellem Weg über ein Intranet, GSM, Festnetztelefon etc. übertragen werden.

• Internet

Fernüberwachung und -steuerung verbessern die Verfügbarkeit und den Zugriff auf Daten und bieten eine bessere Flexibilität bei der Wartung. Abbildung K21 stellt diesen Typ von System dar. Eine Verbindung zu einem Server und einem Webbrowser macht es viel einfacher, Daten zu nutzen und in Form einer Tabelle in Microsoft Excel™ zu exportieren, um die Leistungskurve in Echtzeit zu überwachen.

Abb. K21: Beispiel eines durch einen Server geschützten Intranet-Netzwerks, auf welches über das Internet-Netzwerk zugegriffen werden kann

• Architekturen

  Historisch wurden Überwachungs- und Steuerungssysteme für viele Jahre zentral gesteuert und basierten auf SCADA-Automatisierungssystemen (Supervisory Control And Data Acquisition).

  Heute wird zwischen drei Architekturen unterschieden (siehe Abb. 22).

  • Architektur Level 1

    Dank den neuen Möglichkeiten der Webtechnologie, konnte vor kurzem ein neues Konzept intelligenter Geräte entwickelt werden. Diese Geräte können in einer Reihe von Standard-Überwachungssysteme eingesetzt werden und bieten Zugang zu Informationen über das Stromnetz des kompletten Standorts. Für Dienste außerhalb des Standorts kann ein Internetzugang eingerichtet werden.

  • Architektur Level 2

    Dieses System wurde speziell für Elektrotechniker und für die Anforderungen von elektrischen Netzen ausgelegt.

    Diese Architektur basiert auf einem zentralen Überwachungssystem zur Erfüllung aller Anforderungen an die Überwachung von elektrischen Netzen. Naturgemäß ist zur Installation und Wartung dieser Systeme weniger Fachwissen erforderlich als für Architekturen vom Level 3, da alle Geräte der elektrischen Verteilungen bereits in einem speziellen Verzeichnis enthalten sind. Außerdem können die Anschaffungskosten minimal gehalten werden, da es im Bezug auf die Systemintegration nur sehr wenige Anforderungen gibt.

    An manchen Standorten können Level 2 und Level 3 parallel eingesetzt werden.

  • Architektur Level 3

    Die Investition in diese Art von System ist oft hochwertigen Einrichtungen vorbehalten, die einen hohen Energieverbrauch haben oder die mit Betriebsmitteln ausgestattet sind, die auf Schwankungen des Versorgungsnetzes sehr empfindlich reagieren und hohe Ansprüche an die Versorgungssicherheit stellen. Um zu gewährleisten, dass diese hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit erfüllt werden, hat oftmals schon der ersten Fehler Konsequenzen für die installierten Betriebsmittel. Die Durchführung dieser Maßnahmen sollte transparent erfolgen (jeder Einfluss sollte klar sein). Potentielle Investoren könnten durch die erheblichen Front-End-Kosten, das notwendige Fachwissen zur korrekten Installation des Systems und die anfallenden Updatekosten während der Planung des Netzwerks abgeschreckt werden, da vor der Umsetzung sehr ausführliche Analysen notwendig sein können.

Abb. K22: Aufbau eines Überwachungssystems