Energiemonitoring vom Sensor bis in die Cloud Nachhaltig produzieren und Kosten sparen

Von Silvano Böni

Nachhaltigkeit gewährleisten und Energieverbräuche reduzieren sind in wohl jeder Branche das Gebot der Stunde. Sick entwickelt seit der Unternehmensgründung Sensorlösungen für eine bessere Umwelt und hat sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2030 seine Netto-Treibhausgasemissionen weltweit auf null zu senken. Dieses Engagement und das Know-how für Ressourcenschonung und Umweltschutz haben zugleich Tradition und Zukunft. Dies beweisen die Lösungen für das Energiemonitoring auf der Basis des smarten Durchflusssensors FTMg.

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Sick bietet zahlreiche innovative Lösungen für das Energiemonitoring.
Sick bietet zahlreiche innovative Lösungen für das Energiemonitoring.
(Bild: Sick AG)

Die Sick AG setzt an allen Standorten seit Jahrzehnten energiesparende und nachhaltige Massnahmen in Produktion, Logistik und anderen energierelevanten Bereichen um. Die Anforderungen der eigenen Werke als «interne Kunden», aber auch zahlreiche Projekte mit externen Kunden und deren Wünsche generieren regelmässig neue Produkt- und Lösungsideen, um mit Hilfe von Sensoren die Umwelt lebenswert zu halten. Dabei zeigt sich immer wieder, dass sich Ressourceneffizienz und Kosteneffizienz ergänzen – also die Umwelt und die Unternehmen gemeinsam profitieren. Eines der jüngsten Beispiele hierfür ist der FTMg (Flow Thermal Meter for gases), um den herum Sick ein abgestuftes Lösungskonzept für das Druckluftmonitoring konzipiert hat.

FTMg: Durchflussmessung in pneumatischen Systemen

Der FTMg ist ein multifunktionaler Durchflusssensor für nicht korrosive Gase, der zusätzlich auch die Temperatur und den Prozessdruck messen kann. Eingesetzt wird er in pneumatischen Systemen, um Verbräuche von Druckluft zu messen und in kWh auszugeben sowie den Prozessdruck zu überwachen. Dabei ist er in der Lage, Mehrverbräuche durch Leckagen im Pneumatiknetz zu erkennen und so durch gezielte Wartung unnötige Energiekosten zu vermeiden. Die Daten, die der Sensor bereitstellt, können darüber hinaus noch genutzt werden, um Massnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs nach ISO 50001 abzuleiten. Konkret sind dies zum Beispiel das An- und Abschaltmanagement von Prozessen und Maschinen, die Kompressorregelung oder das Spitzenlastmanagement. Damit kann der Sensor einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige und ressourcenschonende sowie energie- und kosteneffiziente Produktion leisten. Das beweisen Anwendungen in verschiedenen Werken von Sick sowie Projekte mit Pilotkunden.

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Intelligenter Sensor, System-Integration oder ganzheitliche Lösung?

Der Durchflusssensor FTMg zur Echtzeit-Energiemessung ist eine von verschiedenen Sensorlösungen für die Pneumatik, die das Portfolio von Sick bereithält. Mit diesem Sensor ist derzeit eine skalierbare Lösung für das Druckluftmonitoring in drei Ausbaustufen im Angebot: der FTMg inklusive Webserver stand-alone, ein oder mehrere FTMg mit einem IIoT-Gateway, beispielsweise dem TDC-E zur Datenvorverarbeitung und -integration in kundenspezifische MES-, Cloud- oder Energiemanagementsysteme, sowie die Monitoring Box als Komplettlösung für FTMg-Durchflusssensoren inklusive Monitoring App, Dashboard mit Alarmfunktion, Integration und entsprechenden Software- und Cloudservices. Wichtig dabei: die Lösungen «leben», das heisst, Sick steht als kompetenter Partner zur Verfügung, der die Lösungen für das Druckluftmonitoring bis hin zu Software und Integration mit dem Anwender gemeinsam adaptiert, integriert und bereits umgesetzt hat.

Grosse Anreize, sich mit Energie- und Druckluftmonitoring zu beschäftigen

In vielen Unternehmen rückt das systematische Energiemanagement zunehmend in den Vordergrund. Ihnen geht es darum, ihre Energieverbräuche transparent erfassen und so ihre Energiekosten senken zu können. In den Mittelpunkt des Interesses rückt dabei zunehmend das Druckluft-Monitoring, denn Druckluft zählt – neben der elektrischen Energie – zu der in der Industrie am häufigsten genutzten Energieform. Zu den teuersten gehört sie definitiv. Das Monitoring des Druckluftverbrauchs erfolgt daher mit dem Ziel, über einen effizienten Maschinenbetrieb und das Verwenden einwandfreier Pneumatikkomponenten einen kosteneffizienten und nachhaltigen Einsatz dieser Energieform zu gewährleisten.

Ein weiterer Grund, weshalb sich Unternehmen mit diesem Thema befassen, liefert die ISO 50001: Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung. Diese Norm hilft nicht nur, ein solches Managementsystem aufzubauen, sondern ist auch eine Grundlage für dessen Zertifizierung. Diese wiederum ist beispielsweise in Deutschland eine Voraussetzung für die Teilbefreiung energieintensiver Unternehmen von der EEG-Umlage sowie für die Entlastung produzierender Unternehmen von der Strom- und Energiesteuer. Zudem hilft sie Unternehmen dabei, Fördermittel für Investitionen unter anderem in Soft- und Hardware für Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik sowie Sensorik zu erhalten, die im Zusammenhang mit der Einrichtung oder Anwendung eines Energie- oder Umweltmanagementsystems erfolgen.

Vielfältige Interessengruppen für Druckluft-Monitoring

Interesse an Energie- und Druckluftmonitoring haben die unterschiedlichsten Unternehmensbereiche. Produktionsingenieure beispielsweise wollen Druckluftverbräuche von Bauteilen und Anlagentypen vergleichen. Produktionsverantwortliche treibt die Frage um, wie sie durch eine dynamische Leckage­prüfung im laufenden Betrieb Maschinenausfälle und Stillstandszeiten vermeiden können und wie hoch ein möglicher Druckluftverbrauch ausserhalb der Produktionszeit ist. Sie möchten Spitzenlasten erkennen, um beispielsweise die Kompressorregelung anpassen zu können. Zudem legen sie Wert auf ein übersichtliches Dashboard, auf dem sie alle Durchflusssensoren und deren Status sehen können.

Dem Instandhalter geht es darum, Hauptdruckluftverbraucher zu identifizieren, rechtzeitig über das Überschreiten bestimmter Grenzwerte informiert zu werden, mögliche Leckagen schnell zu finden und natürlich auch um die Planung rechtzeitiger Wartungen an der Energiezufuhr. Die Interessen von Energie- und Umweltbeauftragten sind schon aus dem Jobtitel unmittelbar nachvollziehbar – bis hin zur Zertifizierung des Unternehmens nach ISO 50001. Kostenrechner und Controller möchten einen möglichst detaillierten Kostenüberblick über Anlagen, Prozesse und Produkte haben, um die Herstellkosten genauer berechnen zu können und wettbewerbsfähig zu bleiben. Und als Inhaber, Geschäftsführer oder Vorstand möchte man natürlich immer über mögliche Einsparmöglichkeiten informiert sein.

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Erste Umsetzungen inhouse und mit Pilotkunden

Die Motivation, ein systematisches Energie- und Druckluftmonitoring umzusetzen, speist sich also aus einer heterogenen innerbetrieblichen Gemengelage. Dies gilt auch für die ersten Umsetzungen, die Sick in verschiedenen eigenen Werken realisiert hat. Am Standort Freiburg-Hochdorf überwacht der FTMg mit einem TDC-E als Gateway die Druckluftversorgung einer automatisierten Montageanlage. Dies gewährleistet einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage und bringt Transparenz in Druckluftverbräuche und Kosten. Im Werk Reute werden FTMg zur Datenaufnahme an einer CNC-Maschine sowie in einer Fertigungslinie für Elektronikkarten eingesetzt. Dank seiner Multifunktionalität eignet sich der Sensor nicht nur zum Druckluftmonitoring – er kann zusätzlich zum aktuellen Durchfluss in Volumen- und Massenstrom sowie Energie in kWh Druck und Temperatur messen und live bereitstellen, beispielsweise für die Monitoring Box. Am Firmensitz in Waldkirch bewährt sich der FTMg – per IoT-Gate­way TDC-E integriert in das werksweite Energie­monitoring – im Dauerbetrieb in Klimaschränken für Sicherheits-Laserscanner.

Auch bei ersten Pilotkunden kommen die verschiedenen Ausbaustufen des Druckluftmonitorings mit dem FTMg zum Einsatz. Besonders die Komplettlösung mit der Monitoring App stösst auf grosses Interesse. SMM

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