Energieströme intelligent optimieren

Autor/Redakteur: Martin Farjah/gg

(Bild: TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik)
(Bild: TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik)

Die weltweit steigenden Energie- und Rohstoffkosten sowie die damit verbundenen ökologischen Gesichtspunkte sind für viele Unternehmen ein Grund, sich energie- und ressourcenschonenderer Prozesse in der eigenen Produktion anzunehmen. Dabei waren größere Unternehmen stets in der Lage, entsprechende Tools wie Energiemonitoring sowie das Erheben eines CO2-Fußabdrucks durch zusätzliches Personal zu ermöglichen. Doch kleineren und mittleren Unternehmen, die in Deutschland einen beträchtlichen Teil des Verbrauchs von Energien 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 aus Braunschweig mit ins Team geholt, um die sogenannte EnyFlow-App zu entwickeln, mit deren Hilfe sämtliche Daten und Energieströme von Maschinen auf einem iPad anschaulich dargestellt werden können. “Wir konnten durch die App die Energieflüsse von Produktionsprozessen nicht nur perfekt visualisieren, sondern besitzen mit der Anwendung auch ein Tool, um die Ergebnisse des gesamten Projekts für Anwender als auch für die Lehre ideal kommunizieren zu können”, so Gerrit Posselt, Projektleiter und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Braunschweig.

Knappe Ressourcen, gestiegene Rohstoffpreise sowie der Klimawandel haben bereits viele Unternehmen zum Umdenken in ihrem Energieverbrauch angeregt. Das Energiemonitoring und die damit mögliche gezielte Optimierung von Energie- beziehungsweise Hilfsstoffströmen ist der erste Schritte in die richtige Richtung und wurde bereits von größeren Unternehmen beziehungsweise Konzernen erprobt. Doch gerade kleine und mittelständische Unternehmen haben dafür meist nicht die finanziellen Mittel. Um KMUs von diesen Maßnahmen nicht auszuschließen, wurde bereits im Jahr 2007 die Effizienzfabrik ins Leben gerufen – eine gemeinsame Initiative des VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) und BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung). Unter dem Dach der Effizienzfabrik wurden 31 Verbundprojekte des BMBF-Förderschwerpunkts “Ressourceneffizienz in der Produktion” gebündelt. Das erklärte Ziel war die Weiterentwicklung von entsprechenden Technologien zur Produktion von effizienten und qualitativ hochwertigen Produkten und Prozessen, um im globalen Wettbewerb konkurrenzfähig zu bleiben. Neben dem Zusammenspiel von branchenübergreifenden Netzwerken sowie dem engen Austausch zwischen Wissenschaft und Anwendern sollen die Ergebnisse in erster Linie kleinen und mittelständischen Betrieben (KMUs) in Deutschland zugutekommen.

Verbundprojekt startete 2009

Eines dieser Projekte war das oben genannte Verbundprojekt EnHiPro (Energie- und Hilfsstoffoptimierte Produktion), welches mit dreijähriger Laufzeit im Juni 2009 gestartet wurde. Ziel war die Entwicklung eines Vorgehens zur ganzheitlichen Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz, unterstützt unter anderem durch intelligente Hardware, um energieintensive Prozesse in KMUs zu identifizieren und entsprechend zu optimieren. Als Koordinator des Projekts fungierte die TU Braunschweig mit dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF), Abteilung Produkt- und Life-Cycle-Management. Daneben agierten die vier Applikationsunternehmen Intronic GmbH, mts Maschinenbau GmbH, Introbest GmbH sowie die Spinnweberei Uhingen GmbH, als auch die drei Softwareentwicklungsunternehmen ifu Hamburg GmbH, SSV Software Systems GmbH sowie die Syslog GmbH als weitere Methodikpartner im Projekt.

(Bild: TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik)
(Bild: TU Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik)

Gezieltes Identifizieren von energieintensiven Prozessen

“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. Aus dieser Datensynergie resultiert 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”, fasst Herr Posselt, zusammen.

Dafür wurde das Projekt EnHiPro in vier Arbeitspakete gegliedert:

  1. Energie- und Hilfsstoffmessung
  2. Datenverarbeitung und –management
  3. Bewertung und Visualisierung
  4. Entwicklung eines Maßnahmenkatalogs zur Optimierung