Energie-Monitoring im Brauereiwesen
Seit 1888 werden in der nördlichsten Brauerei Deutschlands Biere gebraut. Die Marke Flensburger ist untrennbar mit der legendären Bügelverschlussflasche verbunden, an der man bis heute auch aus Gesichtspunkten der Umweltverträglichkeit festhält. Dieser Umweltgedanke stand auch Pate für das aktuelle Energiesparprojekt.
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Langzeitarchivierung Acron von Videc geschrieben. Die Energiemanager sind über RS-485-Schnittstellen vernetzt und werden über einen Com-Server mit dem Ethernet-Netzwerk der Brauerei gekoppelt. Die Memographen nutzen die integrierte Ethernet-Schnittelle ebenfalls zur Kopplung an das Netzwerk. Bei der Flensburger Brauerei entstehen bei der Produktion von knapp 530 000 hl Bier über 1,7 Mio. € an Energiekosten (inklusive Wasser und Abwasser). Der Hauptanteil entfällt mit 43 % auf die elektrische Energie, gefolgt von Erdgas mit einem Anteil von 33 %. Der Block der Wasserkosten schlägt mit 22 % zu Buche.
Zur Aufdeckung von Einsparpotenzialen müssen die einzelnen Verbräuche transparent gemacht werden. Die vorhandenen Messstellen wurden bisher vor Ort abgelesen, per Hand aufgenommen und dann ausgewertet. Um die Verbrauchsdaten von Strom, Dampf, CO2 und Druckluft lückenlos und automatisch zu erfassen, wurde das Verbrauchsmonitoringnetz ausgebaut. Die Daten werden jetzt von einem Energie-Monitoringsystem erfasst und visualisiert (Bild 1). Ebenso erfolgt der automatische Versand der Verbrauchsdaten in aufbereiteter Form als Report automatisch an die betreffenden Personen. Das Ziel, 10 % der Energiekosten innerhalb von zwei Jahren zu senken, wurde in diesem Projekt erfolgreich umgesetzt.
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Bild 1. Die Topologie des Energie-Monitorings bei der Flensburger Brauerei |
Erfassen des Energieverbrauchs
Konzeptionell geht es im ersten Schritt um die Aufnahme des Energieverbrauchs. Für diese Erfassung wurden bevorzugt die Produkte und Lösungen von Endress+Hauser [2] verwendet. Um ein Online-Bedien- und Beobachtungskonzept anzubieten, wurden die Daten über das Ethernet-Netzwerk der Brauerei mittels OPC-Server erst in das Scada-System und dann in die Protokollierung bzw. Langzeitarchivierung Acron von Videc [3] geschrieben. Die Energiemanager sind über RS-485-Schnittstellen vernetzt und werden über einen Com-Server mit dem Ethernet-Netzwerk der Brauerei gekoppelt. Die Memographen nutzen die integrierte Ethernet-Schnittelle ebenfalls zur Kopplung an das Netzwerk. Die Software-Applikationen für die Visualisierung, Protokollierung und Archivierung sind auf einem virtuellen Server installiert. Die Bedienung und Beobachtung der Anlage erfolgt über die Webfunktionen des Scada-Systems. Der Bereich Archivierung und Analyse der Daten ist ebenfalls frei im Netz verfügbar. Insgesamt werden im Endausbau des Energie-Monitorings ca. 250 Energieverbräuche angebunden.
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Eingesetzte Technologien
Der Einsatz von Technologien nach offenen Standards schafft Kompatibilität bei Geräten und Systemen verschiedener Hersteller und vereinfacht darüber hinaus die Systemintegration. Weiterhin sichern offene Standards langfristig die Investitionen. Aus diesen Gründen wurde auf das Ethernet-Netzwerk gesetzt, bei der Kommunikation auf den Standard OPC. Da sich nicht alle Systeme via Ethernet anbinden ließen, ging man in der Peripherie auf die Schnittstelle RS- 485 mit einem industriellen Protokoll. Die Visualisierung des Energie-Monitoring ist mit dem Scada-System Pview erstellt worden. Für jede Dampfmessstrecke ist ein Bild mit den Momentan- und Summenwerten vorhanden, um dem Bediener einen visuellen Eindruck der Anlage zu geben. Des Weiteren ist eine Dampfbilanz mit der Übersicht von erzeugter zu verbrauchter Dampfmenge dargestellt (Bild 2). Jeder Produktionsbereich hat über das Web Zugriff auf seine spezifischen Daten. Aus der Visualisierung heraus kann auch direkt in das Datenbanksystem von Acron mit den historischen Daten gewechselt werden.
Chronologische Betriebsdatenerfassung
Im Anlagenchronist Acron werden die Daten zyklisch gespeichert und aufbereitet. Sinnvollerweise werden die Daten mit dem Zeitstempel des Scada-Systems eingelesen. Entsprechend kann dieser in den vorgelagerten Systemen vergeben und zeitrichtig einsortiert werden. Somit hat der Anwender einen genauen Überblick über die verbrauchten Energiemengen der jeweiligen Produktionsbereiche. Die Daten werden archiviert und es werden unmittelbar Rechenwerte im 15-Minuten-Bereich gebildet. Die Stunden-, Tages-, Wochen-, Monats- und Jahreswerte werden im System ohne zusätzliche Projektierung automatisch generiert. So erhält der Anwender einen schnellen Zugriff auf alle wichtigen Daten im richtigen Zeitformat. Die berechneten Werte sind ebenfalls in den Archiven gespeichert und dienen einem optimierten und schnellen Zugriff für den Bediener, auch bei größeren Zeitspannen von ein bis fünf Jahren. Im Acron erfolgt der Zugriff auf die Rohdaten sowie die berechneten Werte. Es können ebenfalls Daten manuell nachgetragen werden, sollten sich zum Beispiel Messfehler ergeben oder einige Daten grundsätzlich manuell nachgepflegt werden (Wetterdaten).
Individuelle Reporte und Belege
Ausschlaggebend für die Datenanalyse ist die Auswertung. Die Protokollierung erfolgt über das im Acron integrierte Reportmodul in Form von Tages-, Wochen-, Monats- und Jahresprotokollen (Bild 3). Diese Reports lassen sich frei zusammenstellen und können beliebig für jeden Energieverbraucher ausgedruckt oder als PDF erzeugt werden. Die Verteilung der Informationen im Netzwerk erfolgt über das automatische Versenden an die entsprechenden Bereiche. Über das Graph-Modul lassen sich die Daten auch aus unterschiedlichen Zeitbereichen übereinander legen. Der Bediener erhält so einen optimalen Zugriff auf sämtliche für ihn wichtigen Informationen. Verbraucher lassen sich in Gruppen zusammenfassen oder auch Bereichen zuordnen. In der Oberfläche des Reporters lassen sich jegliche Auswertungen durch eine übersichtliche Darstellung schnell und einfach vornehmen. Über eine gesicherte VPN-Verbindung ist es möglich, auf das Energie-Monitoring- System zuzugreifen und jederzeit eine Fernwartung durchzuführen.
Messtechnik für die Energiemengen
Die Messgeräte der Dampfmessung sind individuell nach den spezifischen Eckdaten der Messstrecken ausgelegt und erreichen somit eine hohe Messgenauigkeit. Zur Erfassung der Dampfmengen wird der Energiemanager RMC 621 eingesetzt. Hier erfolgt die Berechnung der Dampfmasse und der Dampfwärmemenge aus den Messwerten Druck, Temperatur und Durchfluss der jeweiligen Messstrecke. Jeder Energiemanager berechnet die Daten für zwei Messstrecken. Das Gerät ist modular aufgebaut und wird je nach Anwendung mit den entsprechenden Steckkarten bestückt. Die Erfassung von weiteren Energieverbräuchen, wie Strom, Wasser und CO2, erfolgt mit dem Graphic Data Manager Memograph M. Ausgestattet mit Multifunktionskarten können bis zu 30 Verbraucher über Impulseingänge angeschlossen und erfasst werden. Die Geräte sind über die Ethernet-Schnittstelle direkt in das vorhandene Firmennetzwerk der Brauerei integriert.
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Bild 2. Übersicht von erzeugter und verbrauchter Dampfmenge
 Bild 3. Das Reportmodul von Acron
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Komplettanbieter für Systeme
Endress+Hauser als Komplettanbieter für Automatisierungslösungen hat die Anforderungen der Flensburger Brauerei optimal umgesetzt. Dabei standen der direkte Kundenkontakt und die Kundenzufriedenheit im Vordergrund. Die Basis dafür bildet das umfangreiche Angebot an Dienstleistungen über den kompletten Lebenszyklus der Anlage. Pflichtenheft, Schaltpläne, Engineering, Baustellenleitung, Programmierung, Inbetriebnahme, Schulung, Feldgeräteservice und die Instandhaltung sind im Portfolio. Im Projektlieferumfang war ebenfalls der Schaltschrank enthalten. Hardware-Planung und Projektkoordination erfolgte komplett innerhalb des Unternehmens. Die Schaltschrankfertigung und Verkabelung übernahm ein intern zertifizierter Systempartner. |
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