Energietransparenz in allen Prozessen und Projekten

Um die Energieverbräuche aller Forschungsvorhaben exakt erfassen und analysieren zu können, wurde im Rahmen der Ausschreibung aller Gewerke der OHLF auch das Energiemonitoring als Leistung ausgeschrieben. Die Entscheidung fiel auf VPW Energy und die Implementierung des Sentron Powermanagers auf dem Forschungscampus. Denn der Leistungsumfang der Monitoring-Lösung überzeugte die Forscher: „Der Detailgrad der Software ist sehr hoch, denn jede Verteilung und jeder Stromzähler werden separat erfasst. Das hilft uns unwahrscheinlich, die Stromverbräuche ordentlich einschätzen und sehen zu können, welche die Hauptverbraucher sind“, erklärt Technikumsleiter F. Holze die Entscheidung. „Die Software ist der Schlüssel, um gezielt Maßnahmen zu ergreifen beziehungsweise die Nutzung zu optimieren.“

Seit Inbetriebnahme des OHLF im Juli 2016 wird der Sentron Powermanager im Forschungscampus eingesetzt. Nach einer kurzen Implementierungsphase erfasst die Software seitdem kontinuierlich die Werte aller 73 Messzähler in der OHLF. Die gesammelten Daten wurden ursprünglich auf OHLF-fremden Servern gespeichert. Seit einer Umstrukturierung der Servertechnik im März 2023 werden alle Energiedaten auf eigenen Servern in der OHLF gespeichert und von dort durch F. Holze verwaltet.

Drei Typen von Strommessgeräten der Reihe Sentron 7KM PAC von Siemens kommen dabei zum Einsatz. PAC steht für „Power Analyzer and Controller“, was die Kernfunktionen der Geräte verdeutlicht: die Analyse von elektrischer Leistung und die Steuerung von Energiesystemen. Installiert sind:

• sieben Sentron-Messgeräte 7KM PAC4200, die als Server fungieren und über IP-Protokoll angesprochen werden,
• 43 Sentron-Messgeräte 7KM PAC3100, die als Client fungieren und über Modbus RTU angesprochen werden sowie
• 22 Sentron-Messgeräte 7KM PAC3200, die als Standardmessgeräte auf Maschinenebene fungieren und sowohl über Modbus RTU als auch Modbus TCP angesprochen werden.

„Das PAC4200 ist ein qualitativ hochwertigeres Messgerät, welches zudem als Modbus-Server konfiguriert werden kann“, erklärt J. Witt. Neben der Messung von Energieverbrauch, Spannung und Strom gehören dazu etwa die Leistungsfaktorüberwachung und die Frequenzmessung. Der Sentron Powermanager ist jedoch nicht auf Messgeräte von Siemens beschränkt und kann zudem auch andere Messgrößen als elektrische Energie erfassen. „Um die Nachhaltigkeit einer Produktion zu kennen, muss man über alle Verbräuche Bescheid wissen – nicht nur, wie viel Strom verbraucht wird, sondern etwa auch, wie viel Wasser, und wie viel Schmutzstoffe entstehen“, betont OHLF-Professor S. Hartwig. „Nur mit einem ganzheitlichen Bild kann man die Produktion umfassend bewerten und immer nachhaltiger gestalten.“ Entsprechend relevant ist die Offenheit des Sentron Powermanagers für den Forschungscampus. Denn zu den Daten der Strommessgeräte von Siemens kommen Datensammler in Form von Steuerungen von Drittherstellern, die Wasserund Wärmemengen aufzeichnen. „Die Kommunikationswege zu diesen Datensammlern unterscheiden sich von denen der übrigen Messgeräte. Über die Gateway-Steuerung des Powermanagers ist die Synchronisation und Verarbeitung aller Daten aber kein Problem“, erklärt J. Witt. „Die Software bietet also die Möglichkeit, sämtliche Energieformen vereint zu betrachten und ermöglicht ein ganzheitliches Energie- und Ressourcenmonitoring mit Fokus auf Energie.“

Bei der Erstellung von Lebenszyklusanalysen spielt der Sentron Powermanager somit eine entscheidende Rolle. „Betrachtet man den gesamten Produktlebenszyklus, starten wir in unseren Projekten in einer sehr früheren Phase“, betont S. Hartwig. „Die Korrelation des Energieverbrauchs mit den Eigenschaften des Produkts steht dabei im Mittelpunkt.“ Für Multimaterialbauteile heißt das zum Beispiel: Reduziert man den Pressdruck, ohne die Qualität des Bauteils maßgeblich zu verändern, kann das den Energieverbrauch drastisch reduzieren. „Solche Potenziale für die Produktverbesserung können wir mit dem Energiemonitoring identifizieren, so S. Hartwig. „Die Daten können also nicht nur für die Verbrauchsermittlung verwendet werden, sondern auch, um die gesamten Produkteigenschaften so nachhaltig wie möglich zu gestalten.“

Energieeffizient und nachhaltig in die Zukunft

Für die Zukunft der Automobilindustrie ist der Energieverbrauch ein Schlüsselfaktor. Mit dem Sentron Powermanager haben die Forscher an der OHLF Einblicke in die kleinsten Details der Energieverbräuche in jedem einzelnen Prozess und bei sämtlichen Forschungsprojekten. Um nicht nur die entwickelten Produkte, sondern auch den Betrieb des Campus nachhaltig zu gestalten, plant der OHLF e. V. aber auch die nachhaltige Produktion von Strom am Standort. Energieerzeuger wie Photovoltaikanlagen können ebenso in die Software eingebunden werden wie Stromspeicher und in das Netz eingespeiste Energie.