Energieverbräuche erfassen, analysieren und optimieren

Energie ist ein kostbares Gut, das es sinnvoll einzusetzen gilt. Ziel aller ökologischen und ökonomischen Maßnahmen muss dabei sowohl die Ressourcenschonung sein, als auch Klimaschutz und Kostensenkung, bei gleichzeitiger Sicherstellung des Strom- und Medienbedarfs der jeweiligen Verbraucher. Gerade bei prozesstechnischen Anlagen, die schon länger in Betrieb sind, gibt es hier oft Handlungsbedarf, da die Technik „in die Jahre gekommen ist“ oder neue Features gewünscht sind. Einsparpotentiale lassen sich schließlich nur erkennen und nutzen, wenn alle relevanten Verbrauchsdaten erfasst und entsprechend ausgewertet werden. Modernisierungsmaßnahmen sind dafür unerlässlich.

Der mit Modernisierungen immer verbundene Aufwand wirkt oft abschreckend, da zusätzlich auch Produktionsausfälle während der Umstellung auf eine neue Lösung unvermeidbar erscheinen. Die Praxis zeigt jedoch, dass das Update eines Prozessenergie-Informationssystem meist einfacher und schneller zu bewerkstelligen ist, als man zunächst denkt. Wie das folgende Beispiel aus der chemischen Industrie zeigt, liefern Erfahrung und Kompetenz aller Beteiligten, sowie eine gute Planung und Vorbereitung die Voraussetzung dafür, dass selbst umfangreiche Migrationsmaßnahmen keineswegs zwangsläufig zu unerwünschtem Produktionsstillstand führen müssen.

In Richtung Zukunft unterwegs

Im Südwesten Deutschlands, an der Grenze zur Schweiz liegt der Standort Rheinfelden des Spezialchemiekonzerns Evonik Industries AG. Auf einer Fläche von 40 Hektar produzieren hier rund 1.200 Mitarbeiter Rohstoffe für unterschiedlichste industrielle Anwendungen. Schwerpunkte sind die Produktion von Silanen, Füllstoffen und Mattierungsmitteln, Bleich- und Oxidationsmitteln und Waschmittelrohstoffen.

Diese Spezialchemieprodukte werden in komplexen Prozessen unter dem Einsatz verschiedener Energien hergestellt. Da hier Einsparpotential vermutet wird, will das Unternehmen den Verbrauch an elektrischer Energie, Gas, Dampf und Wasser in den nächsten Jahren weiter reduzieren. Ziel ist eine möglichst ressourcenschonende, kostenoptimierte Produktion, um auch zukünftig qualitativ hochwertige Produkte umweltverträglich zu fertigen und mit einem guten Preis-/Leistungsverhältnis anbieten zu können. Anfang 2014 fiel daher der Startschuss für die Installation eines neuen Prozessenergie-Informationssystems, um die Energie- und Medienverbräuche der Produktionsanlagen in den beiden Werksteilen detailliert erfassen und auswerten zu können. Bereits mit dem alten System hat Evonik Daten erfasst und auf deren Basis die Produktionsprozesse stetig optimiert. Nach dem Update wird die höhere Datendichte eine noch präzisere Analyse von Energiesparpotentialen ermöglichen.

Kompetenz von der Beschaffung bis zur Inbetriebnahme

Als kompetenten Partner nahm Evonik die Automatisierungsspezialisten der Rösberg Engineering GmbH ins Boot. Beide Unternehmen kooperieren auf Basis mehrjähriger guter Erfahrungen bei früheren Migrationsprojekten. Auch in Rheinfelden ließen sich Feinplanung und Koordination der umfangreichen Modernisierungsmaßnahme innerhalb weniger Monate umsetzen, nahezu ohne den laufenden Produktionsbetrieb zu beeinträchtigen. Wichtige Voraussetzungen dafür waren präzise Planung und gute Vorbereitung aller anfallenden Arbeitsschritte seitens der Experten aus beiden Unternehmen. Immerhin mussten im Rahmen der Installation des neuen Prozessenergie-Informationssystems schon allein mehrere hundert Messstellen neu eingerichtet werden, z.B. für die Gaskompensation, Temperatur- und Druckerfassung.

Den steuerungstechnischen „Kern“ des Systems bilden jetzt vier Simatic PCS7 Steuerungen sowie ein redundantes OS-Serverpaar, auf dem alle für die Erfassung der Energieverbräuche relevanten Daten gesammelt werden. Dazu wurden auch mehrere bereits bestehende OS-Clients in das Prozessenergie-Informationssystem integriert. Die entsprechenden Schaltschränke wurden ebenfalls von den Automatisierungsspezialisten konzipiert, verdrahtet und geliefert. Kommuniziert wird über Industrial-Ethernet und Profibus DP. Das Prozessenergie-Informationssystem wird betriebsintern im IT-Zentrum in Rheinfelden gehostet. Ein Webserver sorgt für komfortable Zugriffs- und Bedienmöglichkeiten. Schon vor der Inbetriebnahme wurde das neue Prozessenergie-Informationssystem auf Herz und Nieren geprüft, um bei der Inbetriebnahme unliebsame Überraschungen auszuschließen.

Gute Vorbereitung und hoher Praxisnutzen

So wurden für einen umfangreichen Systemtest zunächst alle funktionsrelevanten Schlüssel-Komponenten in der logischen Anordnung bei Rösberg funktionsfähig zusammengestellt und in Betrieb genommen. Testroutinen und Funktionsbeispiele für die Anwendersoftware wurden installiert. Außer der Prüfung von Hard- und Software standen bei diesem System-Check weitere Überprüfungen auf dem Programm: Der Test des automatischen Wiederanlaufs nach Spannungsausfall, die Prüfung des Redundanzverhaltens, exemplarische Tests der Funktionen der Bedien- und Beobachtungsebene, z.B. der Zugriffsberechtigungen, der Hierarchien bei Bedienbildern und Alarmierung, Trendfunktionalitäten und Archivierung. Außerdem wurde in diesem Zusammenhang auch gleich die Dokumentation auf Vollständigkeit kontrolliert.

Nach dem erfolgreichen Systemtest und der Werksabnahme (FAT, Factory Acceptance Test) wurden die Komponenten dann in Rheinfelden in der Anlage installiert. Nach einem mehrtägigen Testlauf unter Betriebsbedingungen ging das neue Prozessenergie-Informationssystem dann im Oktober 2014 in Betrieb. Parallel dazu wurden die Mitarbeiter, insbesondere das Betriebspersonal und die Software-Spezialisten für Betreuung und Instandhaltung der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik, geschult. In Rheinfelden ist damit jetzt sichergestellt, dass alle relevanten Verbrauchsdaten auch mit dem neuen System erfasst und entsprechend ausgewertet werden können., Das gelungene Projekt beweist, dass eine Modernisierung eines Prozessenergie-Informationssystems keineswegs mit zusätzlichen Stillstandszeiten und Produktionsausfall verbunden sein muss, wenn kompetent und planvoll vorgegangen wird. Auch bei zukünftigen Projekten wollen die beiden Partner deshalb wieder zusammenarbeiten.